對比地球內部溫度，推測火星內部溫度梯度

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火星內部溫度推測

火星質量是地球的11%，半徑是地球半徑的53%。如果火星與地球構成物質類似，其放射性物質與地球構成比例也應該是類似的。如果地熱主要是這种放射性物質衰變產生的熱量，那麼，火星的放射性物質產生的熱量大約應該是地球放射性物質產生熱量的11%。

火星與地球都已經存在幾十億年了，其內部溫度應該已經處於平衡狀態了，也就是平均溫度不再上升了，地球或火星表面損失的熱量應該基本等於內部放射性物質衰變產生的熱量。

火星表面積約是地球表面積的28%。火星以地球28%的表面積，單位時間放出相當於單位時間內地球地熱釋放量的11%。這意味著同樣時間內和同樣的地表面積，火星表面放出的火星地熱是地球表面放出地熱的39%。根據熱量傳遞原理，可以知道火星內部的溫度梯度只是地球內部溫度梯度的39%。

如果火星和地球的溫度梯度是均勻分布的，比如，豎直向地心方向溫度均勻增加，如果火星半徑與地球半徑大小一樣，這意味著火星內部最高溫度只是地球內部最高溫度的39%。實際上火星半徑只是地球半徑的53%，這意味著火星內部最高溫度只是地球的21%（39%乘以53%）。由於熱量並不是在地心區域產生，熱源是分散的，這意味著火星內部和地球內部的溫度梯度不會是均勻變化的。雖然如此，但由於熱量散失只在地球和火星表面發生，這意味著長時間內，固態星球內部的溫度梯度就是從地表豎直向地心逐漸升高的，並且是幾乎接近同比遞增的。

考慮到行星剛剛形成時候的巨大引力勢能的釋放，這是行星的第一桶熱。這個熱量足以能把剛形成的星球加熱到較高溫度，這個較高溫度應該就是這個星球曾經擁有的最高溫度。此後，這個星球溫度應該是逐漸下降的，雖然其含有的放射性物質在持續的衰變放熱。如果是上面這樣的情況，這意味著這樣的星球是逐漸降溫的星球，並且只能通過表面降溫，這意味著長時間後，星球內部會形成豎直向星球中心方向均勻的溫度增加梯度，星球中心自然是溫度最高。因此，考慮到這個因素，我們基本可以判斷，火星和地球內部的溫度梯度是均勻變化的。因此，火星中心溫度最高，但只是地球中心溫度的21%。

不論什麼情況，火星和地球內部的溫度梯度都不會是均勻的，實際上是從表面豎直向下向星球中心的溫度梯度是遞減的。星球中心的溫度梯度最小，從星球中心向表面的溫度梯度隨著半徑增加而遞增。火星半徑是地球半徑的53%，地球內部相當於火星半徑大小的那一部分，溫度梯度與火星的溫度梯度是一樣的。但是，地球相對火星多出的這一部分物質的溫度梯度是大於火星內部的溫度梯度的，比火星表面的最大溫度梯度還要大，這意味著地球內部平均溫度梯度要明顯比火星內部平均溫度梯度大。因此，火星的最高溫度就不會是地球最高溫度的21%了，而是明顯低於21%的比例。

星球內部釋放的熱量無論是放射性元素衰變產生的，還是形成時期引力勢能做功產生的內能，由於是靠星球表面釋放熱量，這意味著其內部溫度梯度方向是從星球中心指向表面。從星球中心向外半徑R的球體範圍內，熱量的產生量或熱量的釋放量與半徑R的三次方成正比，熱量釋放的面積是半徑R的球面積，與半徑R的平方成正比，R增大一倍，熱源產生量增加8倍，而釋放熱量的球面積卻只增加4倍，溫度梯度就需要提高一倍，因此，溫度梯度與半徑R成正比。溫度梯度T=XR，X是係數，R是半徑。

上面的分析都是假設火星表面溫度與地球表面溫度相同時的情況下，實際上是不一樣的，火星表面平均溫度比地球表面平均溫度低幾十攝氏度。地球表面平均溫度為15攝氏度，火星表面平均溫度為零下63攝氏度，二者相差了78攝氏度。這意味著火星內部相對地球內部溫度又低了78攝氏度，比如，地球最高溫度的21%，減去78攝氏度，才是火星的最高溫度。由於地球內部的最高溫度應該是幾千攝氏度，其21%比例的溫度也在近千攝氏度附近，78攝氏度的數量級相對近千攝氏度，可以忽略。但在火星內部不太深的區域，這78攝氏度是不能忽略的。