第724章 淺海一日游（2/2）

葉華正在興致勃勃看著紅後遙控進取號對其他小行星進行探測，拍開她的手，煩惱道：「西米拉，我在做正經事呢，別搗亂，坐好你本分的工作，你在囉嗦，你讓我一時不爽我讓你一天都不爽。」

「討厭，反正有紅後幫你監控著，你就不能等會兒再看嗎？」什麼爽不爽的？西米拉一點也不怕葉華的威脅。

葉華瞪了一眼西米拉不想說話。

西米拉想轉移一下注意力，嘴裡嘟嘟囔囔道：「華仔，火星空氣稀薄的主要原因是質量太小嗎磁場都消失了，在火星上我們人類不穿太空衣能在外面玩嗎？會不會迷路回不了家？」

葉華拉著西米拉的手邊寫邊畫耐心教導著，「是的，火星空氣稀薄的主要原因，或者說關鍵原因，就是質量太小。關於火星空氣稀薄的問題，有一個認識誤區：說因為火星磁場微弱，不能阻止太陽風的侵蝕，導致了大氣流失。

之所以說這是一個認識誤區，而不直接說這是一個錯誤，是因為他們其實沒有說錯什麼。火星上流失的空氣分子，確實大部分是被太陽風所激發，獲得高能量而從火星逃逸的，而太陽風之所以能大量激發這些空氣分子，也確實是因為火星磁場微弱，太陽風中的帶電粒子難以被磁場偏轉，可以長驅直入大氣深處。雖然他們沒有說錯，但沒有說到重點，因為磁場因素只是火星大氣流失的直接原因，而非關鍵原因。

為了便於理解直接原因和關鍵原因的區別，我用一個類比來說明。

有兩個學生甲和乙，他們各自拿起一瓶液體喝了。甲的瓶子裡裝的是可樂，他喝完後就活蹦亂跳地去上課了。乙的瓶子裡裝的是百草枯，他於是被送進醫院。儘管醫生全力搶救，乙仍然出現了多種症狀，最後因呼吸衰竭死了。

在解釋乙的死因時，醫生的說法是，儘管乙出現多種症狀，但真正的死因是呼吸衰竭。學校負責安全教育的老師的說法是，乙因為喝百草枯而死。醫生的說法顯然是正確的，嚴謹而精準，因為呼吸衰竭就是乙死亡的直接原因。

然而對於想要吸取經驗教訓，避免悲劇再次發生的其他人來說，醫生的說法沒什麼用。我們並不知道該如何避免呼吸衰竭。而負責安全教育的老師則說到了問題的關鍵：之所以甲沒死而乙死了，他們命運分野的關鍵點就是甲喝的是可樂，而乙喝的是百草枯。這個說法也對我們有指導作用，在甲和乙當初面臨的情形下該如何做：要避免喝百草枯。

回到原問題：前面我們解釋了為什麼磁場微弱是火星大氣流失的直接原因。那麼，為什麼又說它不是火星大氣稀薄的關鍵原因呢？

因為有一個對比鮮明的例子：金星。金星的磁場比火星更加微弱，目前我們的探測器尚無法探測到金星的固有磁場，也就是說，如果金星存在固有磁場的話，也必定弱於探測器靈敏度下限。可是金星大氣不但比火星濃密，甚至比地球還要濃密92倍。太陽風同樣可以長驅直入金星大氣深處，並且，由於金星離太陽更近，它所遭受的太陽風粒子的轟擊比火星要強得多，再加上金星大氣溫度比火星大氣溫度高得多，空氣分子本身的能量也要高不少，這樣看來，金星大氣應該更快流失，並導致大氣更加稀薄才對呀？

那麼是什麼造成了金星與火星如此懸殊的差異呢？

那是引力的影響！問題的第一個關鍵點，是質量的差異。金星的質量比火星大得多（7.6倍），因此金星引力對空氣分子的束縛也要大很多，這導致了金星空氣分子平均動能雖然比火星高，卻比火星空氣分子流失得少。

你們可能會說，太陽風粒子能量那麼高，被激發的空氣分子獲得如此高的能量後，就是10倍100倍金星的引力，也不足以留住它吧？其實，如果太陽風激發空氣的模式真是這樣簡單的方式，那反倒不足為慮了：太陽風粒子的數量，與大氣中空氣分子的數量比起來完全是9牛1毛，如果一個太陽風粒子只激發一個空氣分子令它逃逸，那麼全部太陽風粒子總共也激發不了多少空氣分子，不可能造成空氣的明顯損耗。

真實的激發方式是這樣的：一個高能粒子進入大氣後，它首先撞到一個空氣分子，只把一部分能量傳遞出去，然後它繼續前進，撞到第二個、第三個……每次撞擊它都損失一部分能量，直到它自身能量變得很低為止。同時那些被撞過的空氣分子，也會再撞擊其它空氣分子，這樣能量就一級級傳遞出去，最後分散到很多分子上。

這些獲得能量的空氣分子，能量越高的數量越少，能量越低的數量越多。能量高到足以逃脫引力束縛的只有極少部分，而如果引力稍微強一點，能夠逃逸的分子數量就會明顯減少。那麼，當引力強大很多倍的時候，可逃逸分子數量減少的幅度就非常可觀了。雖然金星空氣分子的平均速度更高，但由於金星的逃逸速度高得多，所以金星上能逃逸的空氣分子更少。

或者說，在不考慮其它因素的情況下，要想讓金星上的空氣流失比例與火星相同，則金星的溫度（絕對溫標）需要達到火星的4.259倍。而實際上，金星的平均溫度為737K，而火星的平均溫度為210K。見金星的空氣流失比例確實不如火星。但這個差異幅度仍不能完全解釋金星與火星大氣壓一萬五千多倍的差距。

氣體供應量的影響！問題的第二個關鍵點，還是質量的差異。類木行星有大量的氫、氦等氣體，這是其早期形成時吸積的。但太陽系的類地行星比較靠近太陽，溫度較高，質量又不太大，它們都無法吸積這些輕質氣體，即使當初形成時有一點，也會在漫長的歲月中喪失殆盡。

那麼類地行星的大氣是哪裡來的呢？一方面，類地行星形成時可以通過引力吸積一部分較重的氣體（例如氮氣、氬氣等）；更多的，則是在漫長歲月中，通過「除氣」作用，將行星內部混在岩石中的揮發成分排除出來，例如二氧化碳、二氧化硫等等。而除氣作用，一個最主要的機制就是火山活動。火山噴發時，不僅僅噴出岩漿和火山灰，還大量噴出各種氣體。火星因為質量小、體積小，所以冷卻比較快，因此大規模火山活動可能已經停止很久了，而金星，我們已經觀察到了正在噴發中的火山。

前面說過，因為磁場微弱，兩顆行星都受太陽風的強烈影響。相對於地球來說，它們的大氣流失率都是比較高的，高的流失率如果沒有不斷的補充，那麼大氣就會很快流失得差不多了。火星正是因為有著比金星更高的流失率而又缺乏補充，所以大氣壓才降到今天這個地步的。

同樣沒有磁場的火星和金星大氣的巨大差別，應該主要就是由引力和除氣兩個因素造成的。」