太陽系的行星上都有什麼氣體?
太陽系八顆行星的大氣化學成分,點擊圖片查看大圖。圖片來源:Andy Brunning
(艾麥樂/譯)我們的太陽系有八顆行星,每一顆行星基本上都可以算是擁有大氣,只有極其稀薄、時隱時現的水星大氣或許算是一個例外。每一顆行星,大氣的化學構成都不盡相同。不同行星上的不同環境,能夠產生不同的效果。
水星
嚴格意義上來說,水星不能算是擁有大氣——它的大氣極其稀薄,據估計還不到地球大氣濃度的萬億分之一。它的重力大約是地球的38%,因此沒有能力維繫住太多的大氣。此外,它距離太陽很近,意味著太陽風能夠將氣體從它的表面吹走。來自太陽風的粒子,以及水星表面受到隕星撞擊而產生的岩石蒸氣,可能是水星大氣最主要的來源。
金星
金星有幾個方面與地球相似:它的密度、大小、質量和體積都跟地球不相上下。不過,兩者的大氣卻沒有任何相似之處。金星的大氣壓大約是地球海平面大氣壓的92倍,主要氣體成分是二氧化碳——這是金星表面之前火山噴發的結果。在大氣的高層,金星還擁有由二氧化硫和硫酸混合而成的雲層。這些雲層之下便是厚厚的一層二氧化碳,給這顆行星的表面帶來了極致的溫室效應。金星表面的溫度大約是480℃——對於我們已知的生命來說,太熱了。
地球
地球大氣主要由氮氣和氧氣構成,後者對於居住在這顆行星上的生命來說是至關重要的。地球大氣的這種成分是植物生命活動的直接結果。植物通過光合作用吸入二氧化碳,排出氧氣。如果沒有植物進行光合作用,很可能地球大氣二氧化碳所佔的比例會大大升高。
二氧化碳之所以產生溫室效應,是因為這種溫室氣體分子會吸收紅外輻射,將熱量再次輻射回地球表面和周圍的大氣之中。沒有這種天然的保溫效果,地球上的溫度可能會出現全球性的大幅下降。這種溫室效應與全球變暖不是一回事——後者是人類活動向大氣中排放了更多的溫室氣體而導致的增強了的溫室效應。金星就是全球變暖失控之後的一個極端例證!
火星
火星大氣與金星很像,主要由二氧化碳構成。考慮到金星上高濃度二氧化碳帶來的極端溫室效應,火星上的最高氣溫只能達到35℃,或許會讓你覺得有點奇怪。這是因為,火星的大氣要比金星稀薄太多,所以儘管二氧化碳所佔比例相當,實際上的濃度卻要低得多。
木星
木星是我們遇到的第一顆氣態巨行星,是我們太陽系裡最大的行星。有趣的是,它的大氣成分與太陽十分相似。不同於太陽系內側的幾顆行星,木星的大氣終結於何處,它內部的液態部分又始於何處,都是很難明確的。深入到木星內部大約1/3的位置,氣壓便高到足以將氫轉變成某種液態金屬,可以導通電流,為木星提供電磁場。木星的雲帶系統包含數量不等的氨、水和硫氨,以及含硫、含磷和含碳的複雜化合物。
土星
與木星非常相似,土星大氣中的高層雲也被認為主要由氨冰構成,再往下則是氫硫化銨和水構成的雲層。大氣中的硫給這些氨雲染上了黃色。儘管信息圖示中沒有註明,但土星的衛星——土衛六泰坦的大氣可能是太陽系裡最有趣的,也是地球以外唯一富含氮氣的大氣。土衛六也是太陽系內除地球以外,唯一得到證實表面有液體穩定存在的星球,也是地球以外唯一會下雨的地方——不過那裡下的雨是液態甲烷,而不是水。據估計,土衛六上某個特點地點的兩場降雨,可能會間隔好幾個世紀。
天王星
天王星的大氣,與木星和土星類似,主要在氫和氦構成。不過,甲烷所佔比例偏高,特別是在高層大氣中,導致陽光中的紅光被更多地吸收,從而使這顆行星看上去呈現出藍靛色。天王星的大氣是太陽系裡最寒冷的,溫度約為-224℃。它的大氣中所含的水冰要比木星和土星多得多,也是溫度更低的結果。
海王星
與天王星一樣,海王星的藍色是大氣中存在甲烷的結果——不過,由於海王星是深藍色,有人認為大氣中某些未知的成分必定對這樣的顏色也有所貢獻。由於海王星的同溫層比天王星包含更多氣態碳氫化合物,它的溫度要略高一點。海王星還擁有太陽系裡最強勁的風,速度可能高達600米/秒。
番外:冥王星
好幾年前,冥王星就已經不再被歸類為行星了,但這不是把它排除在外的一個理由。所以我給冥王星做了一個番外篇,這樣它就不會感覺自己被冷落了。(編輯:Steed)
冥王星的大氣構成。圖片來源:Andy Brunning
編譯自 Compound Interest,The Atmospheres of the Solar System
題圖來源:mathiaspedersen.com
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