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主题:【请教】金星凭什么维持这么高的大气密度? -- 馄饨

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家园 【探讨】金星和地球的大气压凭什么差别这么大

我们知道行星的大气密度是一个动态平衡过程。一方面,逸散层的大气分子会摆脱行星引力的束缚飞向星际空间;另一方面,行星也会捕获星际空间中的气体粒子,或者从星体本身的气体喷发中补充大气密度。

  由于高温和小质量对逸散过程有利,因此这样的石质星体大气密度一般都不高,比如火星质量为地球的15%,平均温度220K,大气密度为地球的1%;水星质量为地球的5.6%,平均温度450K,大气密度几乎为0(完全来自于太阳风的可怜补充);月球质量为地球的1.2%,平均温度250K,大气密度就是0。

  而金星是一个奇特的例外,它的质量为地球的80%,平均温度750K,维持大气的能力本应逊于地球,但是它的大气密度高达地球的100倍。

  究竟是什么原因,使得金星能够维持如此稠密的大气?最直接的看法是行星本身的气体喷发。但这要求金星表面的气体喷发速度至少是地球的100倍,似乎不太现实,而且至今也没有确凿的证据表明金星表面有火山爆发。

  另一个看法是金星的引力足够维持高温稠密大气。的确,作为金星大气的主要成分,CO2分子在750K下的平均热运动速度仅为500多m/s,远低于金星的逃逸速度(9km/s左右),能够摆脱金星引力的CO2分子寥寥无几。但是这样一来,地球就成了反常的异数:地球的质量、温度表明它能够维持比金星更浓密的大气,但至少在最近的几亿年里,前者的大气密度只有后者的1/100。不管怎样,地球和金星之间至少有一个是异数,或者,大家都是另类。

  或者,还有其他原因?

你这里关于大气解说得非常清楚,但关于金星大气密度形成的假设有点草率。

在我看来,金星与地球质量相同,表面重力加速度确实应该是相近的,那么金星的表面大气压为什么会是地球的90倍以上呢?我想这显然是由于金星大气密度太大,大概是地球大气密度90倍造成的。

而金星的大气由于主要是二氧化碳,则其密度形成应该主要是由于本身的气体喷发,而非太空捕获。但金星具有密度极高的大气这并不需要假定表面的气体喷发速度至少是地球的100倍。因为像你文中介绍的,二氧化碳的运动速度小于金星的逃逸速度,而二氧化碳气体相对来说不容易与金星地方物质发生化学反应,因此金星产生的二氧化碳总是最终要积累起来,于是随着漫长的星球进化,金星大气的二氧化碳含量越来越多,形成了密度极高的大气层(大气密度达到地球密度的90倍以上)。所以,更有可能的是尽管进行表面产生二氧化碳的速度并不见得高,但时间长了积累起来,自然密度就大了。

理解了进行大气密度大的原因,那么为什么二氧化碳没有在地球上积累起来,而形成类似进行的浓密大气呢。这正回答了你的疑问,因为地球是个异数,早期地球上出现了生命。地球最初的大气层也应该与金星早期类似,大气中二氧化碳占一定成分,但由于液态水的存在,由于生命的产生,使得地球成为一个反馈系统,最终使得地区大气达到系统平衡(包括气压,气体密度,温度等等),成为今天这个样子。

如果把金星和地球大气环境考虑成系统的话,地球应该是个具有自我调节能力的闭环系统,生物对环境系统的调节显然应该是两个星球环境差别的主要原因。

还有一篇帖子,也谈到金星的大气环境。链接出处

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