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氢气从地球大气层逃逸到外太空?地球有朝一日会变成火星吗?

2021-07-28 12:47 作者:红叶奇说  | 我要投稿

地球是一个有着浓厚大气层的岩质星球,我们人类和其他万千生命物种就生活在地球的大气层中,它是地球的最外围部分,其厚度虽然没有固定的说法,但是比较浓厚的部分至少有50公里厚。

地球大气层总质量高达6000万亿吨,约为地球总质量的百万分之一,但实际上地球大气层也时刻都在被太阳风剥离,因为太阳耀斑等喷发出来的太阳风速度非常快,可达每秒钟500~1000公里,这些太阳风在太阳系所在的宇宙空间中横行无忌,虽然地球大气层有磁场的保护,但是还是会有部分太阳风会吹拂到地球的大气上,导致地球高层大气中部分气体(主要是电离状态的氢和氦原子)被吹走。

地球的磁场就像一个盾牌,偏转和改变太阳风进入的路线,就像岩石会阻挡水流一样。太阳风中的粒子在地球的周围流过,并慢慢地聚集在一起,形成一个细长的尾巴(称为磁尾),其中包含等离子体和相互作用的磁场线。 然而,地球的磁层屏蔽确实有它的弱点。

在地球的两极,磁力线是开放的,就像标准条形磁铁一样(这些位置被称为极尖)。这里太阳风粒子可以向内朝向地球,充满能量粒子的磁气圈。 正如粒子可以沿着这些开放的极线向内移动一样,粒子也可以向外移动。

虽然地球这个大胖子足够大,万有引力能牢牢抓住厚厚的大气层,正是这一层“棉被”,给了地球生命诞生、进化,并最终走向繁荣。但这层宝贵的大气,却每分钟都在逃逸。

总的来说,每秒钟大约有1公斤的物质从地球的大气中逸出,相当于每天90吨。仅挑出冷离子(轻氢离子,逃逸所需能量较少,因此在磁层中能量较低),逃逸质量每年总计数千吨。 

地球虽然每分钟都在发生气体逃逸现象,但是地球是不会像火星那样变得空气稀薄的。为什么呢?

不管每分钟有多少磅的氢气从地球的大气层逃逸到外太空,这是很正常的。氢气是宇宙当中最轻的气体,它的密度只有0.0899克/升。虽然地球的质量也非常的大,但是引力还是无法阻止地球上的氢气发生逃逸的。

因此在地球大气层中,氢气的含量是十分低的,只有大气层总量的百万分之一。即使是这样地球上的氢气也是有补充的。水在地球上是非常丰富的。地球上的水会在特定的情况下被分解产生部分氢气。

地球是一颗充满生命力的星球。地球上的活跃的板块运动每天都会从地球内部排出大量的气体;地球上的生命活动每天也会产生大量的气体补充到大气层当中。因此地球上大气总量整体上保持平衡,不存在空气越来越稀薄的问题。

另外,地球大气在未来的很长的时间内会保持稳定的。地球要比火星存在很多优势可以保住浓厚的大气层。

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