03.04 金星没有磁场,但和同样没有磁场的火星不同,金星为什么拥有比火星浓密的多的大气层?

张家小智儿


金星和火星并非没有磁场,只是它们的磁场都很弱。一颗行星是否能保有其大气层还要看行星的引力,这个因素可不能忽视。


引力因素

从引力因素来看,金星与地球应该是差不多的,但火星就差远了,毕竟火星的质量只有地球的10.7%,而金星的质量是地球的81.5%。这就是火星之所以几乎没有大气而地球和金星都比火星的大气更厚实的的基础原因。

但至于金星为什么有比地球还要稠密的大气,这个就涉及到磁场因素。


磁场因素

行星磁场的产生,有两个主要的因素,其一是行星的自转,其二是行星内部的岩浆活动。

自转产生磁场的原因就是我们在中学时候学习到的安培定则。行星内部的可流动电荷(通常由热熔岩中的离子态金属提供,例如铁),在行星旋转的情况下,可形成多个层级的环形电流,例如内部岩浆在自转扭矩的作用下形成的轴向上升的岩浆螺旋柱(正是这种岩浆柱的偏向不稳定和旋转方向的改变造成了地球磁极的偏移和反转),因而在行星的自转轴上产生了磁场,而铁又是良好的顺磁材料,又防止了行星内部磁场过于分散。

上图:安培定则。

但是如果行星内部没有足够的流动电荷的话,自转产生的环形电流就不够强,因而根据安培定则产生的磁场也相应不会很强。火星就属于这种情况,不仅因为火星的体积小,而且还因为火星内部的岩浆活动基本趋于停止,因为岩浆的流动可以在行星内部因相对运动和摩擦产生大量的自由电子和电流。因此地球内部地核外层形成电流的岩浆活动又被科学家们称为“发电机”——富含铁质的高流动性岩浆是一种很好的发电介质。

上图:地球内部的多种岩浆循环模式,绿色是磁场线。内部岩浆螺旋运动是地球自转导致的。


照理说金星内部并不缺乏岩浆的活动,因为金星目前的火山活动活跃程度远远超过现今的地球,金星表面像蛋糕一样的巨型平顶火山结构一座又一座。金星大约80%的表面被光滑的火山平原覆盖,而且几乎没有发现什么撞击坑,表明其地表相对年轻,大约只有3亿至6亿年的历史。这些都是金星火山活动活跃的证据。虽然科学家们没有发现明显得岩浆活动和(像地球一样的)火山口。

上图:金星表面的平顶火山(这可不是陨石坑)


这个状况让科学家们都感到惊讶,因为金星与地球大小相似,而且科学家们也都估计其核心也应该包含一个类似地球那样的“发电机”——形成这样的发电机需要三个条件:导电液体、旋转和对流。对于金星来说,其核心被认为应该是导电的,虽然它的旋转速度太慢,但根据科学家的模拟显示这足够驱动“地核发电机”了。所以科学家们把怀疑的目光投向金星内部缺乏对流这一因素上。

在地球内部,对流发生在地核的液体外层,因为此液体层的底部比顶部热得多,所以形成了对流。在金星上,全球地表的重塑事件可能阻碍了板块构造并导致通过地壳散发的热通量减少,这导致地幔温度升高,从而减少了核心的热通量,因此没有内部温度梯度来驱动对流产生磁场。

科学家们进一步分析原因认为,造成这种情况的可能性有两种:一种是金星没有固体内核,或其核心没有冷却,因此核心的整个液体部分处于大致相同的温度。另一种可能性是其核心已经完全凝固。这两种情况都无法形成像地球地核中那种熔岩对流。


1967年,前苏联的Venera 4号金星探测器发现金星的磁场比地球的磁场弱得多。但这个磁场是由电离层和太阳风之间的相互作用引起的,而不是像地球核心那样的内部发电机。金星微弱的诱导磁层对大气的辐射提供的保护几乎可以忽略不计。


金星稠密大气的形成原理

金星周围的弱磁层意味着太阳风与其外层大气将直接相互作用。因密度原因,金星大气中的氢气、氦气、氧气等分子会聚集在大气的顶层,而像水分子则会受到紫外线辐射发生解离,转变为氢离子和氧离子,或进一步形成氢气或者氧气。太阳风的能量会使这些离子中的一部分获得足以逃离金星重力场的动能,并逃逸到太空当中,这种侵蚀过程导致低质量氢、氦和氧离子的稳定损失,而密度更高的分子,例如二氧化碳,则更可能被保留。太阳风造成的大气侵蚀可能导致金星大部分水在形成后的第一个十亿年中流失。

上图:太阳风对金星磁圈的影响。大量的行星大气离子逃逸。

上图:跟地球的防护盾对比一下,地球的磁场范围要广得多,太阳风在很远处就开始偏转。



总结

引力是保有的大气的一个基本条件,而磁场则只是确保了外层大气的安全。金星不是没有磁场,只是太微弱。微弱的磁场无法保留外层的大气,而恰好那些低密度的气体就集中于这一层,刚好被太阳风剥了个干净,剩下的只有稠密的二氧化碳留在近地表的高度,盘旋数十亿年。


小宇堂


自转速度和引力大小是关键,火星引力小,自转快,而金星引力大,加上被太阳潮汐基本锁定,转速比较慢,所以大气比较厚。


马友明79


金星浓密的大气层,是因金星大气中二氧化碳含量高达百分之九十七以上,导致表面温度高达四百八十五度,产生了所谓的温室效应,和厚厚的大气层。


平常人246089341


虽然金星没有强大的内生磁场,但它有强大的内生电场,只不过你没有把它当回事。正因为此金星外大气层才会出现外生感应磁场,就如地球外大气层会产生感应电场一样。电场和磁场本来就是一对欢喜冤家,互为相伴而存相伴而生,电既不能转化为磁,磁也不能转化为号。电与磁都是永恒的存的,电磁统一体以极化形式出现时就表现为单一的外化电场属性或外化磁场属性,而以非极化形式出现时则表现为普通的时空属性。


姜浪花


星球磁场是由于运动产生的,因为金星转动速度慢,所以没有磁场。火星上不是没有大气层,只是火星上太寒冷,气体膨胀的小,看上去不是太明显罢了!金星上温度高,所以气体膨胀大能看的清楚就是了!


常青久


任何星球都有磁场。


原黄烈平


金星大气的成分主要是二氧化碳,因为金星上没有植物,无法将大气中二氧化碳吸收固化,于是因火山爆发产生的二氧化碳在空气中越来越多,形成温室效应,虽然太阳风也会剥离金星的大气,但金星大气太稠密了,要剥离干净大概要几十亿年吧。致于火星大气稀薄主要是火星太冷了,大部分二氧化碳被冻成了干冰,不会跑到气中去,据观测火星的南北两极有厚度达数数十公里的极冠,主要就是由干冰组成的。


黄河208409052


这个问题问得秒,为什么没有磁场却有比火星浓密得大气层?因为金星之前是个雄性后来经过多年的演变变为了雌性,也有了雌场,荷尔蒙彻底蒙圈,所以难免会浓密。


颂海听涛


没有磁场有其它你不知道的场


青龍馬12716


我哪知道,你去问金星啊!


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