并非一切行星的“标配”——大气层或是世界对生命的眷顾
并非一切行星的“标配”——大气层或是世界对生命的眷顾本报记者 唐 婷11月11日,北金牛座流星雨行将到来,这个以具有高份额火流星而出名的流星雨,曾在2015年给人们带来火流星的观星盛宴。所谓火流星,其实是质量较大的流星穿过地球大气层时剧烈焚烧发生的一种地理现象。事实上,这种壮丽的现象,在其他行星上也能看到。因为不只是地球,其他一些行星也有大气层。行星的大气层是怎么发生的?有着哪些结构?为何有的行星有大气层,有的行星却没有?带着这些问题,科技日报记者采访了相关专家。行星大气层这样发生什么是行星大气层?“一般来说,行星大气层一般是指包裹着固态行星的固体包络结构的大气。”中国科学院国家地理台研讨员平劲松介绍道。固态行星外表大气的发生,本源是其自身存在或能够生成蒸发性的物质。平劲松进一步解释道,这些蒸发性物质或许是内行星构成之初的吸集、聚合进程中,外围物质分化时发生的;也或许是行星内部升温导致不断分出、喷出气体,如火山活动等发生的;其他,还或许是外表物质被太阳照耀时所发生的。“金星周围有稠密的大气和云层,大气压约为地球的90倍。此前勘探发现,金星上有着很多的火山活动。因而咱们揣度,金星外表稠密的大气源自其内部不断发生的火山爆发活动。”中国科学院空间中心研讨员刘勇以金星为例说道。行星大气层,一般包含多层厚层结构,以及各层之间存在的薄层过渡层。各层内部还存在次级其他层次。具有大气层的行星,其大气自下而上密度越来越低,但总的气体含量或质量一般处于动态平衡。“依照全体的带电特性,行星大气层可分为两个首要的层次,即坐落底部的中性层和之上的电离气体层。中性层厚度小,约几十千米,电离层厚度一般在数百到数千千米。”平劲松指出,生物圈一般坐落中性层的底部,而近期发现的金星大气中存在磷化氢的高度到达了50千米,是一个十分风趣的现象,值得进一步探究。太阳系内,行星顶部或上部大气遭到太阳光的紫外线和X射线照耀后,处于量子态的气体分子中的电子吸收能量后脱离气体分子,发生电离。由中性气体分子、带正电的离子和电子混合构成了等离子体,成为电离层。因为太阳辐射相对处于安稳状况,存在气体层的金星、地球、火星虽然气体密度差异巨大,但它们的大气层上部吸收的总太阳紫外线和X射线辐射能量差异不大,因而其电离层电子密度比较挨近。留不住、生不成=没有大气层关于存在着磁场的地球而言,在电离层的上部,还存在简直完全电离的气体磁层,厚度可达数万千米。火星也有大气层,但和地球比较,火星的大气层十分淡薄,火星大气的密度不到地球大气的百分之一。在刘勇看来,地球磁场的捆绑功能在避免大气逃逸方面起到了重要效果。“行星大气逃逸的进程也是科学家十分重视的问题之一。事实上,地球和火星都有大气逃逸的现象。但两者大气密度差异很大,很重要的原因在于,地球有着内禀磁场,构成的磁层就像‘维护罩’相同,能够有用避免大气的逃逸。”刘勇剖析道。相同,平劲松也以为,一些行星大气之所以没有沉积到外表,也没有完全逃逸,终究构成了行星大气层,得益于行星中心引力、磁场的捆绑与分子运动状况和外部辐射搅扰的动态平衡。但是,并非一切的固态行星都具有大气层。为什么有些行星有大气层,而有些却没有?从行星演化和大气层来历来看,有大气层的行星一般自身内部具有富余的蒸发性气体来历,以及使得气体能够蒸发出来的能量注入;一起,还要坚持气体逃逸、沉降速度与新生成的速度到达动态平衡。“没有大气层的行星,首要原因或许有两种。”平劲松剖析道,一种是完全含义上的岩石行星,无法束缚住其发生的气体,耗尽了外层的蒸发性成分,一起其内部能量和外部注入能量不足以分化岩石而发生新的蒸发气体;另一种是远离太阳以及中心恒星的行星,其自身密度较低,不足以发生热核反应,导致内部能量和外部注入能量不足以促进足量的蒸发性物质脱离外表,即使这些行星在不断发生气体,但气体的密度或总含量不足以构成可被勘探到的大气层。比方,月亮便是典型的岩石类行星体,虽然在月球上发现了水分子,但它并不存在由气体构成的、严厉含义上的大气层。但也有一些特殊情况,比方水星因为间隔太阳太近,太阳的辐射和潮汐效果早就完全瓦解了水星或许存在的大气层。为行星撑起“维护伞”对具有大气层的行星来说,大气层在众多世界中为它们撑起了一把“维护伞”。一方面,行星大气层能够阻挠、削弱来自流星和彗星对行星的冲击。这也是咱们能够安心赏识火流星而不必忧虑其对咱们形成要挟的原因。密度、厚度足够大的行星大气层,其外部在成为电离层的进程中,能够遮挡很多来自太阳和世界空间的高能粒子辐射和冲击,以及紫外线和X射线的辐射等。“更为重要的是,在抵挡外部辐射的一起,行星的大气层还起到了维护首要蒸发分的循环平衡和适度存在。”平劲松举例道,比方地球大气维护了地球的水循环和氧、氮等适度存在;火星大气确保了火星一氧化碳、二氧化碳的循环,正是这些活动的顺利进行才让行星固体外表得以长时间安稳。刘勇指出,大气层的存在,在坚持地球外表温度相对安稳、昼夜温差改变相对较小方面也起到了重要效果。安稳、适合的温度,对生命的呈现和演化有着重要的含义。“温度过高过低,或许温度改变剧烈,都不利于高等级生命的生计和演化。某种含义上来说,大气层扮演了‘温度安稳器’的人物。有了大气层的存在,使得地球外表温暖舒适,适合人类和其他生物生计。”刘勇说道。此外,固态行星演化进程中安稳的演化也得益于能量平衡,即外部取得的能量和向外辐射能量的动态平衡。在调理动态平衡的进程中,大气层的安稳存在,关于这类大规模能量的吸收注入和向外辐射起到了关键效果。大气中还藏着这些信息行星大气层的存在,是行星的重要组成部分,也是行星科学研讨的重要信息来历。对固态行星进行勘探研讨,一般比较难攫取到固体外表以下的物质,而勘探行星大气或获取行星大气物质,相对而言则要简单得多。研讨行星大气,不只能够取得大气自身的物理、化学、动力学和气候气象学特性,还能够推演行星外表以下或许存在的动力学进程或许生物学进程。行星大气的遥感与原位探究,有或许供给更多的太阳系行星化学与前期原始阶段的行星生物学信息。平劲松举例道,经过比较行星学研讨,在火星大气中发现的甲烷,或许预示着火星外表之下存在仍然活泼的微生物群落。而金星大气中发现的磷化氢,也预示着那里恰当的大气或外表环境,利于某种原始微生物的存在。对木星卫星和土星卫星的大气勘探研讨,也可揣度其冰海洋之下,或许存在不同于地球上的异种微生物。“如果有大气层的话,行星上生命存在的或许性比较大,生命对安稳环境有着极高要求,大气层在坚持环境安稳方面有着重要的效果。对行星大气的勘探研讨,对寻觅或许存在的系外生命能供给重要头绪。”刘勇以为。【修改:田博群】

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