逆熵科技(www.ipfs8.vip):“祝融”号火星照来了,看看外星天气怎么样

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我国国家航天局日前宣布了由“祝融”号火星车拍摄的火星着陆点全景、火星地形地貌等影像图。图中泛着金属光泽的火星车和着陆器在火星灰蒙蒙的土黄色天空下熠熠生辉,既充满了作为“天外来客”的神秘感、科技感,也彰显了外星风景特有的绮丽、壮美。

英国诗人奥斯卡・王尔德曾说:“谈论天气是无趣人类最后的逃亡所”。然则这位诗人一定没有想到,100多年后的今天,种种极端“天气”的奇异水平早已超乎人们想象,由于它们已经不局限于地球上的天气。

许多读者会好奇,包罗火星在内的外星球上,都是什么样的情景,都有哪些千奇百怪的外星“天气”?形成缘故原由又是什么?今天我们约请中国科学院文献情报中央“空间光电与重大科研设施”团队情报咨询师郭世杰,和读者做些详细先容。

木星风暴想象图

类地行星:火星大气稀薄却有沙尘暴

问:能否先容一下太阳系行星中类地行星的“天气”情形?

答:人类进入太空时代的近几十年,我们得以发射航天器实地探测其他星球的天气状态,以及将天气的成因偕行星的起源和演化相互联系起来,从基础物理的层面上,去明白差异星球上千奇百怪的环境。不仅云云,20世纪90年月以来,几千颗系外行星(即太阳系之外的行星)不停被发现,关于行星和行星大气的观察数据爆炸式增进,人类对外星天气的认知也在短短几十年间不停刷新和厚实。可以说,“外星天气”这一主题真正迎来了有实质性数据支持、可以举行客观剖析和验证的大生长时期。而且,人类很可能在不远的未来踏上外星土地,实地去感受“外星天气”。

一颗星球上的天气显示若何,取决于这颗星球自己的因素和其所处的物理环境。

太阳系的八大行星中,水星、金星、地球、火星都是类地行星。它们距离太阳近,体积和质量都较小,平均密度较大,外面温度较高,巨细与地球差不多,也都是由岩石组成的。

距离太阳最近的水星自己质量小,因此无法提供足够强的万有引力“留住”大气,此外又接受太阳风的近距离“吹拂”,以是其大气层极其稀薄,不能能发生地球上的常见天气征象;又正由于缺乏大气层的“保温效果”,以是水星上的温度转变十分猛烈,夜间和日间的赤道温度可以从-170℃上升到430℃左右。

距离太阳第二近的金星大气异常浓密,其中有跨越96%的因素是二氧化碳,导致金星的温室效应十分严重,地表温度达460℃以上。

金星外面想象图

距离太阳第四近的火星(地球是第三近的行星)自转轴倾角、自转周期与地球相近,但其绕太阳公转的轨道是异常“扁”的椭圆,使其在克日点和远日点之间的温差到达约160℃。此外,火星比地球更小,没有海洋作为温度调治器,冬季温度可达-133℃,夏日温度可达27℃。

火星的磁场仅泉源于其外面磁化的地壳,以是异常微弱,无法阻挡太阳风不停地侵蚀其外面大气。现在火星的大气层异常稀薄,主要由二氧化碳组成,大气密度不到地球的1%。

虽然火星大气稀薄,但丝绝不镇静。火星的风速可达每秒180米,经常形成席卷整个火星、连续数周的大规模沙尘暴。

从“祝融”号火星车拍摄的照片我们可以看出,火星的天空看上去有些靠近地球上严重沙尘暴时的天空情景,另外还略带了一些与火星土壤颜色相近的暗红色调。另据我国首次火星探测义务工程总设计师张荣桥先容,天问一号实行火星着陆时,火星的天气状态较好,没有泛起沙尘暴等情形,可谓“天遂人愿”。

“祝融”号火星车拍摄的火星影像图

气态巨行星:木星上也有雷击闪电

问:太阳系行星中气态巨行星的“天气”情形又是怎样?

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答:从火星轨道向外,依次是木星、土星,这两颗行星均属于“气态巨行星”,体积是地球的700倍以上,万有引力也远比地球大,主要因素都是氢元素。由于缺乏固体地表提供“摩擦减速作用”,作为气态行星又有密度低、自转速率快、具有流体可变性等特点,这两颗星球上的风暴尺度之大、速率之快均跨越人们想象,著名的木星“大红斑”就是尺度足够容纳两个地球的超级大风暴。从某种意义上来说,地球上常用的气象看法已经不足以形貌这种星球上的天气征象了。

据英国诺丁汉特伦特大学物理高级讲师伊恩・惠塔克先容,1979年美国“旅行者”1号探测器飞掠木星时曾观察到这颗遥远星球上的闪电,人们那时以为这种闪电跟地球上的闪电没有区别。然则厥后在2016年,美国“朱诺”号木星探测义务对木星闪电风暴举行了更深入的考察,推翻了这种熟悉。凭证“朱诺”义务团队揭晓在《自然》杂志上的学术论文,木星上的闪电在木星极区漫衍最多,赤道周围险些没有,而这与地球恰恰相反,这是由于地球赤道陆地上空是吸收太阳光照和热量最快、最容易形成空气强对流和大气不稳固性的地方;木星比地球离太阳远得多,而且来自木星内部的热量对大气的稳固性也会发生决议性影响,导致大部门大气对流和湍流都发生在木星极区。此外,木星上的闪电电荷的累积历程不是在水滴和水冰中发生的,而是在氨-水夹杂冰冻的“雪球”中发生的。木星大气中还存在与地球上类似的“瞬态发光事宜”,包罗由电离层快速向下生长的“红色精灵”、由闪电引发的低电离层区域的圆环状放电“顽皮精灵”等。

伊恩・惠塔克还提到,土星最大的卫星――土卫六上可能会下“甲烷雨”。这是由于土卫六拥有氮气含量跨越96%的大气层,且其地表拥有大量甲烷和乙烷等烃类夹杂物。由于土卫六地表温度靠近零下180℃,这些烃类能够以液态存在,使土卫六上有类似于地球的液体循环,从河流、湖泊甚至海洋,到“兴云致雨”的历程,只不外这些液体的因素不是水,而且土卫六的火山流动在其中饰演了主要角色。由于土卫六的引力仅与月球相当,大气密度又比地球大,因此土卫六上的“雨滴”更大,据推测其尺寸在1厘米左右,下降速率则是地球雨滴的五分之一,估量看上去就像是放慢动作的影戏场景一样。

土卫六“甲烷雨”想象图

冰态巨行星:大气因素庞大也能发生风暴

问:那么,太阳系行星中冰态巨行星的“天气”有怎样的特点?

答:从土星轨道再向外,天王星、海王星属于体积介于“类地行星”和“类木巨行星”之间的“冰态巨行星”,它们被人类领会得就更少了。现在能够推测的是,它们的大气外层大部门是氢气,向内则是由水、氨、甲烷、硫化氢等组成的夹杂物,大气之下也没有像地球外面一样的岩石地壳,而是一种高温高压状态下的、浓密且导电的流体。

最新研究解释,这种冰巨星内部甚至纷歧定有明确的分界线,而是可能由外到内随着温度和压力的升高,逐渐从气态过渡到气液夹杂的行星地幔和地核。虽然距离太阳已经十分遥远,然则在自身内部热源的驱动下,这两颗冰巨星的大气依然会发生显著的流动,从而发生风暴――固然这种风暴是人类难以亲自体会的,由于我们到了这种星球上甚至可能找不到一个可以“脚扎实地”的外面。

系外行星:稀奇星球夜晚会下“铁雨”

问:现在人类已经发现了许多太阳系外行星,对它们的“天气”情形人类有若干领会?

答:从太阳系向外遥望,人类已经行使地基天文台和在太空中的望远镜确认了跨越4000颗系外行星的存在,这些行星的质量、轨道、种类漫衍也都千差万别。其中,2013年发现的一颗系外行星WASP-76b属于“热木星”(即星球结构与木星靠近,但运行轨道很靠近恒星的气体巨行星)。它的半径靠近木星两倍,受到恒星的潮汐锁定作用(月球也是被地球引力潮汐锁定),因此有一侧是永远面向恒星的“白昼面”,另一侧是“黑夜面”。白昼一侧的外面温度在2000℃以上,铁在这种温度下会融化和蒸发,而WASP-76b上恰好也有铁元素。这就导致WASP-76b上可能会下“铁雨”:铁在白昼一侧气化并在大气中上升,运动到黑夜一侧后冷却凝聚成液体然后着落,就像雨滴一样平常。这是现在人们有确切的证据来推测会下“铁雨”的唯逐一颗行星。

地球:天气得天独厚

问:我们先容了这么多外星“天气”,回过头来看,地球天气有什么怪异的地方呢?

答:值得强调的是,像地球这样“幸运”的星球至少到现在为止照样唯一无二的:

她位于恒星的宜居带内,既不会被“冰冻”也不会被“烤焦”,因此既能提供生命流动所需的能量,又能使庞大的化学结构不会因高温而遭到损坏;

她的大气层既不像水星那样稀薄,也不像金星那样浓密,因此既能为地表提供保温效果,又不至于热到使液态水所有被蒸发;

她的地质流动既不像火星那样死寂,又不像冰巨星和气态巨星那样流动性太强,因此既能发生地磁场充当生命的“辐射屏障珍爱伞”,又不会像“原行星”时期那样天天岩浆各处、地震星沉;

她的自转倾角和公转轨道也都恰到利益,使得地球外面有日夜切换、风调雨顺、四序明白;

她周围另有卫星(月球)和大行星(木星和土星)充当吸引小行星/彗星撞击的“盾牌”,使自己不至于经常遇上能让恐龙灭绝的那种天体碰撞事故。

纵然在这样得天独厚的条件下,生命在地球上泛起后,也照样经由了38亿年的漫长岁月,才泛起了能够明白地球和宇宙历史的智慧生命。

泉源 北京日报客户端 | 记者 王鸿良

编辑:匡峰

  • 评论列表:
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     发布于 2021-06-30 00:00:11  回复
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    •  新2会员手机管理端(www.22223388.com)
       发布于 2021-07-14 07:42:05  回复
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