氫氣從地球大氣層逃逸到外太空?地球有朝一日會(huì)變成火星嗎?
地球是一個(gè)有著濃厚大氣層的巖質(zhì)星球,我們?nèi)祟惡推渌f(wàn)千生命物種就生活在地球的大氣層中,它是地球的最外圍部分,其厚度雖然沒(méi)有固定的說(shuō)法,但是比較濃厚的部分至少有50公里厚。
地球大氣層總質(zhì)量高達(dá)6000萬(wàn)億噸,約為地球總質(zhì)量的百萬(wàn)分之一,但實(shí)際上地球大氣層也時(shí)刻都在被太陽(yáng)風(fēng)剝離,因?yàn)樘?yáng)耀斑等噴發(fā)出來(lái)的太陽(yáng)風(fēng)速度非常快,可達(dá)每秒鐘500~1000公里,這些太陽(yáng)風(fēng)在太陽(yáng)系所在的宇宙空間中橫行無(wú)忌,雖然地球大氣層有磁場(chǎng)的保護(hù),但是還是會(huì)有部分太陽(yáng)風(fēng)會(huì)吹拂到地球的大氣上,導(dǎo)致地球高層大氣中部分氣體(主要是電離狀態(tài)的氫和氦原子)被吹走。
地球的磁場(chǎng)就像一個(gè)盾牌,偏轉(zhuǎn)和改變太陽(yáng)風(fēng)進(jìn)入的路線,就像巖石會(huì)阻擋水流一樣。太陽(yáng)風(fēng)中的粒子在地球的周圍流過(guò),并慢慢地聚集在一起,形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的尾巴(稱為磁尾),其中包含等離子體和相互作用的磁場(chǎng)線。 然而,地球的磁層屏蔽確實(shí)有它的弱點(diǎn)。
在地球的兩極,磁力線是開(kāi)放的,就像標(biāo)準(zhǔn)條形磁鐵一樣(這些位置被稱為極尖)。這里太陽(yáng)風(fēng)粒子可以向內(nèi)朝向地球,充滿能量粒子的磁氣圈。 正如粒子可以沿著這些開(kāi)放的極線向內(nèi)移動(dòng)一樣,粒子也可以向外移動(dòng)。
雖然地球這個(gè)大胖子足夠大,萬(wàn)有引力能牢牢抓住厚厚的大氣層,正是這一層“棉被”,給了地球生命誕生、進(jìn)化,并最終走向繁榮。但這層寶貴的大氣,卻每分鐘都在逃逸。
總的來(lái)說(shuō),每秒鐘大約有1公斤的物質(zhì)從地球的大氣中逸出,相當(dāng)于每天90噸。僅挑出冷離子(輕氫離子,逃逸所需能量較少,因此在磁層中能量較低),逃逸質(zhì)量每年總計(jì)數(shù)千噸。?
地球雖然每分鐘都在發(fā)生氣體逃逸現(xiàn)象,但是地球是不會(huì)像火星那樣變得空氣稀薄的。為什么呢?
不管每分鐘有多少磅的氫氣從地球的大氣層逃逸到外太空,這是很正常的。氫氣是宇宙當(dāng)中最輕的氣體,它的密度只有0.0899克/升。雖然地球的質(zhì)量也非常的大,但是引力還是無(wú)法阻止地球上的氫氣發(fā)生逃逸的。
因此在地球大氣層中,氫氣的含量是十分低的,只有大氣層總量的百萬(wàn)分之一。即使是這樣地球上的氫氣也是有補(bǔ)充的。水在地球上是非常豐富的。地球上的水會(huì)在特定的情況下被分解產(chǎn)生部分氫氣。
地球是一顆充滿生命力的星球。地球上的活躍的板塊運(yùn)動(dòng)每天都會(huì)從地球內(nèi)部排出大量的氣體;地球上的生命活動(dòng)每天也會(huì)產(chǎn)生大量的氣體補(bǔ)充到大氣層當(dāng)中。因此地球上大氣總量整體上保持平衡,不存在空氣越來(lái)越稀薄的問(wèn)題。
另外,地球大氣在未來(lái)的很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定的。地球要比火星存在很多優(yōu)勢(shì)可以保住濃厚的大氣層。