本文參加百家號#科學了不起#系列徵文賽。
我們從小就聽老師說,人類生活在地球上,地球就是太陽系內唯一一個演化出生命的行星,也是唯一一個水與空氣同時存在的類地行星。
金星、地球、火星都是處於太陽系的宜居帶的類地行星,唯獨地球具備得天獨厚的自然條件:生命之源的液態水、供呼吸的空氣、保護罩磁場、不冷不熱的適宜氣候……
其實要說空氣,也不只是地球上獨有,金星與火星各有不同程度的存在。據以往各國探測器的數據不難發現,這三個類地行星的空氣濃密度似乎在按距離太陽的遠近排列。距離太陽最遠的火星空氣最稀薄,只有地球的1%不到;而金星的最厚重,密度是地球的近100倍。
金星被稱為地球的「姊妹星球」,大氣層卻與地球有如此大的差別,不僅密度比地球大得多,為67kg/m,有地球液態水的6.5%了;質量也是地球的93倍,大約是4.8×10kg;氣壓是地球的92倍,大約是海底910米深處的氣壓;二氧化碳濃度更是地球的3200倍,含量佔了星球大氣層的96%,這讓金星的溫室效應達到頂峰,溫度高到467℃。
如果說地球的大氣層雲熙風微,那麼金星的可謂是風捲雲湧、雷電交加了。根據探測器觀測到的雲層紫外線波段,在50緯度的風速有100米/秒,跟金星的自轉是逆向的。金星濃密的大氣層讓它大多數以雲層的形式呈現,雲層除了二氧化碳,其它就是硫酸雨滴。不過這些硫酸雨在金星高溫高壓的環境中還沒有降落到地面就已蒸發為幡狀雲,在金星半空飄浮。
值得一提的是,「麥哲倫號」與「快車號」金星探測器都在52.5~54km範圍測到溫度只有27℃~37℃,氣壓也跟地球上差異不大,可以說是金星的「生命適宜區」了。
無巧不成書,恰好今年9月份,推特上一條消息在科學界炸了鍋,這條消息是由麻省理工學院、曼徹斯特大學與卡迪夫大學組成的一個研究團發布。消息說他們用智利ALMA陣列以及麥克斯韋望遠鏡,在金星48km~60km的大氣層中觀測到了硫化氫(PH3),這被科學家認為是生物的標誌,說明金星大氣層中很可能存在生命!
這個區域的大氣層溫度大約是零下6.7℃~100℃,而地球上的「攝極生物」可在100℃以上或酸鹼度為PH3以下的機酸環境中生存。如果金星大氣層中真的存在微生物,那麼人類終於在外星球上找到了第一批夥伴,也就不那麼孤單了!
當然在太陽系中,除了地球與金星有大氣層,科學家在土衛六、土衛二、木衛二、木衛三、木衛四等類地行星也有發現到大氣層的存在,並且存在液態水。而土衛六上發現到含有甲烷的濃厚大氣層,氣壓是地球的1.5倍,科學家嚴重懷疑它有生命體存在,也被認為是火星之外第二個人類未來移民的星球。木衛二則有一個含氧的稀薄大氣層,氣壓大約有11個標準大氣壓以上,並且它堅硬的冰殼下是一個液態海洋,這其中很可能存在簡單的海洋生物。
大氣層的形成並不是那麼難,在太陽系的類地行星中,幾乎個每個星球都會形成自己獨特的大氣層結構,只是地球的含氧量適中,更適宜生物生存!