同為太陽(yáng)系八大行星的金星和火星都是類地行星，但卻擁有與地球截然不同的星球環(huán)境，就連它們與地球相隔距離的遠(yuǎn)近，也會(huì)因?yàn)榛鹦堑倪\(yùn)轉(zhuǎn)而發(fā)生排名變化。不同于地球?qū)ι憩F(xiàn)出的友好，火星上的大氣密度僅有地球的1%左右，幾乎沒(méi)有任何氣氛；金星的大氣中除了大量的二氧化碳，還有硫酸組成的厚云層，充滿了濃重的有毒氣氛。三顆行星看上去似乎毫無(wú)關(guān)聯(lián)，但事實(shí)真的是這樣嗎？科學(xué)家們是如何通過(guò)對(duì)金星和火星大氣所進(jìn)行的研究，從而對(duì)地球的過(guò)去和未來(lái)有了更深刻的認(rèn)識(shí)？
大圖模式 起源相同的行星經(jīng)歷了相似的演變
當(dāng)我們將時(shí)間拉回到大約46億年前，當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)系中并沒(méi)有任何行星的存在，直到一顆新生的太陽(yáng)在一團(tuán)旋轉(zhuǎn)氣體和塵埃云的中心處點(diǎn)燃。隨著灰塵在重力的作用下逐漸堆積到巨石之中，那些近似球狀的物體像滾雪球一樣，形成了行星一般大小的實(shí)體星球。眾所周知，行星并不只有巖石行星這一種類型，并且，不同類型的行星和太陽(yáng)之間的距離遠(yuǎn)近也有所不同。
但就其本質(zhì)而言，其實(shí)就是每一種物質(zhì)形態(tài)的耐熱能力有所不同，比如，巖石物質(zhì)所能承受的熱量相對(duì)更大，因而成為了位于內(nèi)層的行星，而像氣體這樣的冰冷物質(zhì)所構(gòu)成的氣體行星，則需要保持更遠(yuǎn)的距離才能被保留下來(lái)。在巖石行星的形成過(guò)程中，每當(dāng)它們冷卻的時(shí)候便會(huì)釋放出氣體，因而造就了其活躍的大氣層。就目前的研究來(lái)看，即使有其他小行星、彗星，或是火山噴發(fā)給予了行星氣體和水的輸送，但也并不會(huì)占據(jù)太大的份額。
大圖模式 隨著時(shí)間的遞進(jìn)，再加上各種復(fù)雜的環(huán)境因素和事件發(fā)生，行星的大氣層在經(jīng)歷了強(qiáng)烈的演變之后，最終成為了如今這般模樣。而我們的地球，則演變?yōu)橐活w表面有液態(tài)水、且唯一可維持生命的星球（已知情況下）。事實(shí)上，科學(xué)家們從許多太空探測(cè)任務(wù)中發(fā)現(xiàn)，火星上也曾流淌過(guò)液態(tài)水，而金星上的水已經(jīng)沸騰。或許你有所不知，行星上液態(tài)水的存在與它的大氣狀態(tài)密切相關(guān)，而巖石行星的內(nèi)部也會(huì)和大氣、海洋發(fā)相互作用，它們共同決定著這個(gè)星球是否可以承載生命。
行星的再循環(huán)促成了現(xiàn)狀的截然不同
在火星、金星和地球形成的早期，它們都經(jīng)歷了所謂的除氣活動(dòng)，并形成了第一個(gè)致密而炎熱的大氣層。伴隨著行星大氣層中溫度的降低，海洋開(kāi)始在這些巖石星球上形成，然而這一切在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)生了徹底改變，從而使得三顆行星分別擁有了不同的地質(zhì)活動(dòng)特征。比如，地球原有的堅(jiān)硬蓋子破裂成了板塊，從俯沖帶到其他板塊之間的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致了廣闊的山脈、巨大的裂谷，以及新的地殼在碰撞之后形成。即便是現(xiàn)在，地球的構(gòu)造板塊也仍然處于不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)之中，這便是為什么在其邊界位置偶有火山噴發(fā)和地震發(fā)生。
大圖模式 從行星的大小來(lái)看，金星和地球并沒(méi)有太大的差距，有證據(jù)顯示，大約早在十億年前的時(shí)候，金星的表面就被熔巖重新覆蓋。并且，即使研究人員在該行星上沒(méi)有辨別的板塊構(gòu)造系統(tǒng)，但它仍然可能具有火山活動(dòng)。不同于金星和地球，火星相對(duì)要小得多，因而它冷卻的速度會(huì)更快，火山活動(dòng)不復(fù)存在讓其無(wú)法補(bǔ)充大氣。盡管，火星擁有太陽(yáng)系中最大的火山，但它卻很可能是由于地殼活動(dòng)所導(dǎo)致的結(jié)果，并且，研究證據(jù)也表明了，火星在過(guò)去的一千萬(wàn)年中存在構(gòu)造活動(dòng)，偶有地震的它并不被認(rèn)為具有和地球相似的構(gòu)造系統(tǒng)。
與此同時(shí)，對(duì)于行星的大氣層而言，板塊構(gòu)造可以對(duì)二氧化碳的含量起到長(zhǎng)期調(diào)節(jié)的作用。水和二氧化碳的結(jié)合，會(huì)導(dǎo)致碳酸的形成和巖石的溶解，雨水有將碳酸和鈣帶到了海洋中，于是，溶解在海洋中的二氧化碳又被循環(huán)回到海底。事實(shí)上，在地球現(xiàn)有生命的大約一半時(shí)間里，星球上大氣層中的氧含量都是很少的，而“海洋藍(lán)細(xì)菌”便是第一個(gè)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣的生物。正是地球大氣層的這一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使更復(fù)雜的生命開(kāi)始蓬勃發(fā)展，倘若沒(méi)有行星的再循環(huán)過(guò)程、大氣層和海洋之間的相互調(diào)節(jié)，那么，地球的最終可能就會(huì)成為金星的現(xiàn)在。
大圖模式 當(dāng)然，地球之所以會(huì)具有其他行星沒(méi)有的特質(zhì)，并不只是因?yàn)槠涮厥獾娜虬鍓K構(gòu)造，同時(shí)還得益于這樣的構(gòu)造結(jié)構(gòu)和海洋活動(dòng)之間的結(jié)合。海洋覆蓋了我們星球表面的三分之二左右，大面積的海洋可以吸收來(lái)自地球的大部分熱量，被存儲(chǔ)的熱量會(huì)沿著地球上的洋流進(jìn)行運(yùn)輸。當(dāng)構(gòu)造板塊中的一塊被拖入地幔的時(shí)候，便會(huì)在變暖的同時(shí)釋放出在巖石中被困已久的氣體和水，于是，這些氣體通過(guò)海底的熱液噴口滲透?？茖W(xué)家們?cè)诘厍蚝Ｑ蟮撞康脑擃惌h(huán)境中，發(fā)現(xiàn)了難以存在的生命形式，這也為早期生命如何開(kāi)始提供了重要線索。
如何理解行星上的極端溫室效應(yīng)
存在于太陽(yáng)系中的主要熱能，便是來(lái)自于太陽(yáng)的能量，行星在接收到了這樣的能量之后，會(huì)在其表面被加熱的同時(shí)，將這些能量再次輻射回太空之中。此時(shí)的大氣層因?yàn)椴糠譄崃康谋Ａ?，而產(chǎn)生了所謂的溫室效應(yīng)，雖然這是一種調(diào)節(jié)行星溫度的自然現(xiàn)象，但若沒(méi)有臭氧、甲烷、二氧化碳等溫室氣體和水蒸氣，那么就算是我們的地球，它的表面溫度也會(huì)比現(xiàn)在高出15到30度左右（平均值）。人類在過(guò)去幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，改變了地球上的這種自然平衡方式，尤其是工業(yè)活動(dòng)向空氣中排放的大量溫室氣體和其他污染物。溫室效應(yīng)的不斷增強(qiáng)導(dǎo)致了全球氣候變暖，不僅涉及到了臭氧層的消耗、全球糧食生產(chǎn)、海平面的上升，還關(guān)系到淡水資源儲(chǔ)備量的減少和極端天氣事件的增加。
大圖模式 雖然金星常被人們稱為地球的“姐妹星球”，但其濃厚的有害氣氛和高溫表面（可達(dá)470攝氏度），足以摧毀降落在其表面的任何航天器，它和其他類地行星環(huán)境之間存在的巨大偏差，往往被當(dāng)作溫室效應(yīng)失控的例子。熱量增加使水變成了水蒸氣，水蒸氣捕獲到更多的熱量，從擁有像地球這樣的海洋，到星球上的海洋完全蒸發(fā)，水汽就這樣從金星的大氣層中逃逸進(jìn)入太空。由于上金星上沒(méi)有人類活動(dòng)的參與，因而為科學(xué)家們提供了一個(gè)巨大的自然實(shí)驗(yàn)室，以幫助我們對(duì)溫室效應(yīng)有更好地了解。
大圖模式 而金星“快車”對(duì)大氣中二氧化硫?qū)拥陌l(fā)現(xiàn)，則表明了在50到70千米高度上產(chǎn)生了硫酸云和液滴，因?yàn)樘?yáng)輻射而遭到破壞，釋放出的氣態(tài)硫酸被陽(yáng)光分解，然后釋放出了二氧化硫氣體。這一觀測(cè)結(jié)果，讓科學(xué)家們對(duì)如何減緩地球上的氣候變化提出了新的建議，二氧化硫形成的薄霧可以反射熱量，那么，當(dāng)大量的二氧化硫被注入到地球的大氣中，我們星球上的溫度會(huì)發(fā)生怎樣的變化？雖然，這樣的冷卻方式只是起到暫時(shí)性的緩解作用，但對(duì)金星上巨大硫酸云滴層所進(jìn)行的研究，卻可以為我們提供一種自然的方法，以了解它所帶來(lái)的長(zhǎng)期影響。
