在太陽(yáng)系的八大行星中，火星的自然環(huán)境與地球最接近，因此火星也理所當(dāng)然地成為了人類的重點(diǎn)探測(cè)目標(biāo)，在過(guò)去的日子里，人類已經(jīng)向火星發(fā)射了很多探測(cè)器，并收獲了大量的火星實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

種種跡象表明，在幾十億年前，火星很可能也像地球一樣擁有厚厚的大氣、廣袤的海洋以及適宜的溫度，甚至還可能演化出了生命，但由于火星的內(nèi)核早早地冷卻，并因此失去了磁場(chǎng)，這就造成了太陽(yáng)風(fēng)得以長(zhǎng)驅(qū)直入，進(jìn)而不斷地將火星的大氣“吹”走，于是火星的大氣就日益稀薄，并最終導(dǎo)致火星變成了我們現(xiàn)在所看到的樣子。

地球之所以能夠長(zhǎng)時(shí)間地維持一個(gè)厚厚的大氣層，最主要的原因有兩個(gè)，一個(gè)是地球具備足以束縛住大量空氣的引力，另一個(gè)是地球一直擁有一顆熾熱的核心，其產(chǎn)生的強(qiáng)大的磁場(chǎng)可以抵擋住太陽(yáng)風(fēng)的侵襲，同時(shí)還可以束縛住高層大氣中的那些空氣分子被電離后形成的離子。

然而科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，盡管地球的引力和磁場(chǎng)能夠?qū)Υ髿鈱悠鸬椒浅：玫谋Ｗo(hù)作用，但地球的大氣仍然在不斷地流失，根據(jù)科學(xué)家的估算，地球大氣的流失速率大概為每年10萬(wàn)噸。那么問(wèn)題就來(lái)了，隨著地球大氣不斷流失，未來(lái)的地球會(huì)變得跟火星一樣嗎？

總的來(lái)講，地球大氣的流失途徑主要有以下三種。

1、直接逃逸：我們知道，一個(gè)物體要脫離地球的引力束縛，就必須具有第二宇宙速度。盡管地球高層大氣中的空氣分子的平均速率低于第二宇宙速度，但這只是一個(gè)平均值，隨著分子運(yùn)動(dòng)的持續(xù)，一部分氣體分子就可能會(huì)在與其他氣體分子碰撞中獲得足夠的動(dòng)能，進(jìn)而直接從大氣層頂逃逸。

2、電荷交換逃逸：在地球高層大氣中，由于陽(yáng)光的強(qiáng)烈輻射，大量空氣被電離，并因此產(chǎn)生了很多速度足夠快的離子，我們可以將其稱為“快離子”，但在地球磁場(chǎng)的束縛下，這些離子并不能直接逃逸。

當(dāng)“快離子”與地球大氣中的速度較慢的中性粒子發(fā)生碰撞時(shí)，就有可能奪走這些中性粒子的電子，這個(gè)過(guò)程就被稱為“電荷交換”，在獲得電子之后，“快離子”就成了速度足夠快的中性粒子，地球的磁場(chǎng)對(duì)其就不再產(chǎn)生束縛作用，于是它們就具備了從地球引力場(chǎng)中逃逸的能力。

3、極地風(fēng)逃逸：雖然地球有一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，但是它也有薄弱之處，那就是這個(gè)磁場(chǎng)的兩極，這種情況就會(huì)造成地球大氣中的離子可以更容易地從磁場(chǎng)的兩極向外移動(dòng)，與此同時(shí)，太陽(yáng)風(fēng)在這片區(qū)域中也可以從距離地球表面更近的位置“吹”過(guò)，如此一來(lái)，地球的大氣就會(huì)因此而不斷流失。

在上述三種途徑中，氣體分子的分子量越低，就越容易流失。地球大氣的主要?dú)怏w是氮?dú)夂脱鯕?，它們?cè)诖髿庵械恼急确謩e為大約78.1%和20.9%，對(duì)于這兩種分子量相對(duì)較大的氣體來(lái)講，它們的逃逸數(shù)量可以說(shuō)是微乎其微，以至于可以忽略不計(jì)。

實(shí)際上，地球大氣流失的基本上都是分子量很低的氦氣和氫氣，其中的氦氣主要來(lái)自地球內(nèi)部放射性元素的α衰變，由于氦的化學(xué)性質(zhì)非常不活潑，極難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此地球內(nèi)部產(chǎn)生的氦氣會(huì)源源不斷地進(jìn)入大氣層，隨后不可避免地流失，即使在可以預(yù)見的未來(lái)里，地球上的氦也將會(huì)越來(lái)越稀有。

根據(jù)科學(xué)家的估算，在地球大氣每年10萬(wàn)噸的流失量，氦氣其實(shí)只有大約1600噸，而其他的幾乎全部都是氫氣。

地球大氣中的氫氣來(lái)自于水，其主要產(chǎn)生途徑有兩種，一種是大氣中一小部分的水蒸氣被“光解”，簡(jiǎn)單來(lái)講就是，來(lái)自太陽(yáng)的短波輻射會(huì)破壞水分子的化學(xué)鍵，從而將其解成氫和氧；另一種則是海洋的海水可能會(huì)通過(guò)海底巖石的縫隙滲入地下，并與高溫的巖漿以及其中的結(jié)晶基巖產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而釋放出氫氣。

由此可見，隨著地球大氣的流失，地球上的水也會(huì)越來(lái)越少，但我們不必為此擔(dān)心，因?yàn)榈厍蛏系乃蠹s有136億億噸，與如此巨大的儲(chǔ)水量相比，每年10萬(wàn)噸的流失量根本就不值一提。

除此之外，地球的水也不是“只出不進(jìn)”，因?yàn)榈厍驎?huì)時(shí)不時(shí)地從宇宙空間中捕獲到少量的含水物質(zhì)，而一些小天體（如彗星、小行星）也會(huì)不定時(shí)地給地球帶來(lái)水資源，這無(wú)疑進(jìn)一步降低了地球上水的流失量。

綜上所述，盡管地球大氣在不斷流失，但這個(gè)流失量其實(shí)是很小的，而且流失的也不是構(gòu)成地球大氣的主要?dú)怏w，所以在可以預(yù)見的未來(lái)里，地球的大氣并不會(huì)出現(xiàn)明顯的變化，地球當(dāng)然也不會(huì)變得跟火星一樣。

好了，今天我們就先講到這里，歡迎大家關(guān)注我們，我們下次再見。

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