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行星的大气压高低与其质量有关吗?为何土卫六比地球小很多大气压却比地球高那么多?

类地行星保留大气的能力与其质量是有关系的,因为行星质量越大,引力相对就越强,其行星表面逃逸速度就越大,气体分子就越不容易从行星表面逃逸。但质量的大小不是行星能否保留大气的唯一条件,还与行星的磁场、大气成分、表面温度、与主星(恒星)的距离等因素有关。

土卫六又称为泰坦星(Titan),是土星最大的一颗卫星,也是太阳系第二大的卫星(最大的是木卫三)。从下图就可以看出土卫六作为卫星是相当大的,体积比水星都要大上一圈,比火星稍小一点:

在所有的太阳系卫星中,土卫六是目前已知拥有真正大气层(不同于一点点的大气)的卫星,其他的卫星要么只是拥有示踪气体,要么其“大气”已经被冰冻而不存在大气层。土卫六大气成分中98.44%是氮气,也太阳系中除了地球外唯一的富氮星体。大气压力比地球还要大,其地表压力是地球表面的1.5倍,所以在一些科学家眼里或者科幻小说中,土卫六被当做可能存在生命的地方或是人类未来移民的备选星球。

要知道,虽然土卫六的体积比水星大,但质量却比水星还要小一些,引力也没有水星强,但为什么水星没有保留一点大气,土卫六却拥有着浓厚的大气呢?天文学家认为,可能有这么几点原因:

首先,土卫六虽然引力不是很强,但在形成初期其引力强度是可以保留住其原始大气的;

其次,土卫六距离太阳比较远,距离太阳9.54个天文单位,接受太阳辐射有限,而其浓密的大气又反射了大部分的光线,造成了反温室效应,这就使得土卫六的表面异常寒冷,其表面温度只有大约-179℃。要知道,行星的表面温度越高,分子运动就越剧烈,气体分子就越容易逃逸,大气厚度相应就越小。土卫六表面的低温还有其大气组成是不太容易逃逸的氮气这两点使得土卫六能够在较低引力的情况下保留住了大气;

第三,土卫六的磁场虽然很弱,但土星的磁场还是很强的,并且土星磁场的影响范围是远在的土卫六的范围之外的,使得远道而来的变得已经很弱的太阳风对土卫六基本没有多少影响了。这点相比水星就好多了,因为距离太阳太近,水星大气早被太阳风暴电离了,只剩下一层超薄的由钠组成的大气,几乎可以忽略不计的。

正是这些原因使得看似不太起眼的土卫六拥有着其他卫星所没有的大气层。如果你有机会登上土卫六,也许会发现有趣的一点是,虽然其大气是地球表面的1.5倍,但由于大气的密度较高,但重力却很小(不足气球的七分之一),你站在土卫六的地面上,手臂绑上两个翅膀就可能光只靠挥动手臂就可以像鸟一样,在土卫六的大气中飞行。

在简单说一下金星,体积质量与地球差不多,但却拥有着比地球浓厚的多的大气,其大气压约为地球的90倍,并且金星本身还没有磁场,是如何保留如此浓厚的大气层的?

金星质量足够大,引力足够强,并且大气成分主要是二氧化碳(占97%以上),同时还有一层由浓硫酸组成的厚达20到30公里的浓云,这种大气成分是很不容易逃逸的,这就使得虽然金星的表面温度很高(昼夜都在400℃以上),依然拥有一个浓厚的大气层。

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