火星在数十亿年前与今天的干燥荒凉环境截然不同,火星在约40 亿年前的气候可能比现在温暖得多,这一温暖的气候使得液态水能够长期存在于火星表面,火星表面有大量证据,火星可能拥有过河流、湖泊,甚至海洋。
火星土壤中发现的粘土矿物表明,这些矿物是在有水的条件下形成的,早期火星可能拥有一个全球磁场,这可以抵御太阳风的侵袭,使得火星可以拥有大气层,以维持火星表面的温暖气候,然而,火星磁场在几十亿年前逐渐消失,导致其大气层被太阳风剥蚀,从而失去了维持液态水和温暖气候的能力。
为什么火星无法拥有稳定的磁场,是因为火星质量小导致引力较弱,使得其无法长久保留厚重的大气层,随着磁场的消失,火星的大气层开始受到太阳风的直接“冲刷”,大气层逐渐稀薄,直至濒临消失,目前火星平均地表气压只有6百帕,约为地球表面气压的0.6%,相当于地球表面算起35公里高的气压。
如此来看,地球的未来不会是火星,因为地球的质量比火星大得多,火星只有地球质量的九分之一。
其实,地球的未来更像是如今的金星
金星,在太阳系的八大行星中,第二近太阳之行星,金星是一颗类地行星,它的大小、质量、体积与到太阳的距离,均与地球相似,所以经常被称为地球的姊妹星。但它的表面温度高达约 470°C,大气压力是地球的92倍,比最靠近太阳的水星还要热,为什么金星的环境如此之恶劣呢?
金星经历过温室效应失控的过程,数十亿年前,金星大气层很像现在的地球大气层,而且表面上还有较多的液态水,或许曾经诞生过生命,但是,受到失控的温室效应影响,逐渐升高的温度导致海洋蒸发,水蒸气进入大气层并增强了温室效应,进一步加剧了气候恶化。
金星的失控温室效应是由于一系列的正反馈循环所致,如上面所说,温度升高 → 水蒸气增加 → 温度再度升高。除此之外,温室效应的失控还与这几个因素有关。
金星上火山活动频繁,持续散发着二氧化碳和其他温室气体,但是金星上缺乏碳循环和植物吸收,这些气体加剧了温室效应。
温室效应使得地表温度升高,表面的高温导致硫酸云层的形成,这又是加剧了大气恶化的程度。
地球是否会走向“金星化”?
目前,地球的水循环和碳循环系统依然在稳定运作,海洋、植物、土壤吸收了大量二氧化碳,调节了温度。地球短期内不会出现温室效应失控,但如果温室气体排放持续增加,科学家认为,如果全球气温上升超过特定的阈值,例如 3-4°C(与工业化前相比),可能会引发一系列不可逆的气候反馈,例如:
随着海水变暖,吸收二氧化碳的能力会减弱,大气中二氧化碳含量显著升高;永久冻土、极地冰盖的融化将释放大量甲烷,这是强效温室气体;森林火灾将增加,释放大量的碳。
当这些情况足够强大,地球可能会进入到“自我加热”的状态,但这种状态的进程会很缓慢,可能需要长达亿万年才能像金星那样。这是因为地球的平均日照比金星少约一半,地球的自转较快且有四季变化,而且地球上还有非常广阔的海洋与森林。但尽管如此,我们仍需注意地球环境的变化,注重环境保护,避免失控的温室效应的发生。
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