地球大氣的兩次“生命”
大約在46億年前,地球從太陽星雲中分離出來的星際物質演化而來,它的基本成分是氫氣和氮氣以及一些塵埃。固體塵埃聚集結合形成地球的核心,圍繞在外部的大量氣體組成原始大氣,因此在地球形成時,原始大氣也已經同步形成。原始大氣的成分比較單一,主要是氫和氦。那時整個大氣層是不穩定的,剛剛誕生的地球顯然還不具備“籠絡”原始大氣的能力而面臨內外交困的局面:內部有“叛逃分子”,因為氫是輕元素,屬於容易逃離的氣體,速度很快,常常以不留神就飛出地球;威脅大氣穩定的外部因素則是太陽風,它是太陽向空間釋放出的高速帶電粒子流,速度達到每小時150萬到300萬公里,在掠過地球時,將氫和氦統統掠走,給原始大氣帶來了毀滅性的後果。
由於“初生”的地球引力較小不能夠在爭奪氣體之戰中獲勝,原始大氣就這樣在產生後不久又消失了。
在原始大氣被吹走之後,在火山爆發、地殼板塊碰撞等多種作用下,地球又生成了二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體不斷增多,逐漸佔據了天空,經過億萬年的積累,成為代替原始大氣的次生大氣。
在這個過程中,次生大氣處於不斷逃逸又不斷得到補充的動態變化之中。溫度、逃脫速率、分子質量三個因素是氣體逃脫地球重力吸引的最關鍵因素,溫度越高、速度越快、質量越輕的大氣分子更容易逃脫重力的吸引。此外,猛烈的火山噴發可以扮演類似於火箭助推器的角色,幫助氣體以更高的速度逃離地球。科學家甚至發現今天的大氣層中仍然發生著氣體逃逸的現象。
那為什麼地球大氣仍會存在而沒有像原始大氣那樣消失呢?從組成的大氣元素方面來看,次生大氣的組成多為分子量比較重的元素,不容易逃離;從地球方面來看,地球的引力增強變大,而且在大爆炸之後,宇宙擴充套件的速度特別快,行星之間的引力逐漸在減少,影響氣體散失的外部因素也減少了;加上地球本身“大氣生產工廠”的生產能力在增強,在氣體逃逸的同時,源源不斷的氣體又產生出來,因此大氣層可以保留,生命也因此得以產生繁衍。
地球大氣的兩次“生命”
大約在46億年前,地球從太陽星雲中分離出來的星際物質演化而來,它的基本成分是氫氣和氮氣以及一些塵埃。固體塵埃聚集結合形成地球的核心,圍繞在外部的大量氣體組成原始大氣,因此在地球形成時,原始大氣也已經同步形成。原始大氣的成分比較單一,主要是氫和氦。那時整個大氣層是不穩定的,剛剛誕生的地球顯然還不具備“籠絡”原始大氣的能力而面臨內外交困的局面:內部有“叛逃分子”,因為氫是輕元素,屬於容易逃離的氣體,速度很快,常常以不留神就飛出地球;威脅大氣穩定的外部因素則是太陽風,它是太陽向空間釋放出的高速帶電粒子流,速度達到每小時150萬到300萬公里,在掠過地球時,將氫和氦統統掠走,給原始大氣帶來了毀滅性的後果。
由於“初生”的地球引力較小不能夠在爭奪氣體之戰中獲勝,原始大氣就這樣在產生後不久又消失了。
在原始大氣被吹走之後,在火山爆發、地殼板塊碰撞等多種作用下,地球又生成了二氧化碳、甲烷、氮、硫化氫和氨等一些分子量比較重的氣體。這些氣體不斷增多,逐漸佔據了天空,經過億萬年的積累,成為代替原始大氣的次生大氣。
在這個過程中,次生大氣處於不斷逃逸又不斷得到補充的動態變化之中。溫度、逃脫速率、分子質量三個因素是氣體逃脫地球重力吸引的最關鍵因素,溫度越高、速度越快、質量越輕的大氣分子更容易逃脫重力的吸引。此外,猛烈的火山噴發可以扮演類似於火箭助推器的角色,幫助氣體以更高的速度逃離地球。科學家甚至發現今天的大氣層中仍然發生著氣體逃逸的現象。
那為什麼地球大氣仍會存在而沒有像原始大氣那樣消失呢?從組成的大氣元素方面來看,次生大氣的組成多為分子量比較重的元素,不容易逃離;從地球方面來看,地球的引力增強變大,而且在大爆炸之後,宇宙擴充套件的速度特別快,行星之間的引力逐漸在減少,影響氣體散失的外部因素也減少了;加上地球本身“大氣生產工廠”的生產能力在增強,在氣體逃逸的同時,源源不斷的氣體又產生出來,因此大氣層可以保留,生命也因此得以產生繁衍。