五千年(敝帚自珍)

主题:火星金星的现状和地球的未来 -- PBS

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家园 火星金星的现状和地球的未来

类地行星同时也是地球的最近邻居火星和金星,是最接近地球地质性质的太阳系行星,它们的演变结局与地球的未来也许有极大地相关性。

金星同地球差不多大小而火星的直径与地球的半径差不多。

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金星的大气主要由二氧化碳组成,并含有少量的氮气。金星的大气压强非常大,为地球的90倍,相当于地球海洋中1千米深度时的压强。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行着,地表温度500度。

火星大气中主要成分也是CO2,(95%),地表温度白天28度,晚上-132度,平均-57度。表面平均氣压只有600帕,相當於地球表面算起35公里高的氣壓,另外雖然二氧化碳量是地球之數倍,但因缺乏水氣,所以溫室效應只有10℃,比地球的33℃低。

这是今天的火星和金星大气性质,其特点是无水无氧。但在地质历史上,水的存在曾经是这两个行星的特征之一,只是在漫长的行星演化过程中,水逐渐从火星金星表面消失了。

导致火星和金星失去大气水的原因是这两个行星的磁场太弱。

火星尽管自转周期和地球差不多,但火星发电机在40亿年前停止運轉,部分硫化铁磁核还在融化状态,但磁场太弱;

金星的地核是液态铁,由于金星的自转同公转同步,因切割磁感线太慢而产生太弱的磁场。

这样一来,太阳风就可以毫无缓冲地撞击金星火星上层大气。太阳风的攻击让上层大气的水蒸气分解为氢和氧。氢原子因为质量小逃逸到了太空,而氧元素则与地壳中的物质化合(形成红色氧化物),因而在大气中没有氧气。

回头来看地球,地球大气中CO2含量极低,主要是氧气和氮气,地球的自转角速度是公转的360倍,地球具备一个液态的铁地核,而形成一个较强的地磁场,所以地球可以有效地抵御太阳风的影响。是否这样地球就可以逃脱火星金星的下场呢?

答案不是那么乐观。

尽管地球有强磁场,在地球的演化史中,地球一直在“漏气”和“脱水”-目前这个速度极慢,每秒钟地球损失3公斤氢气,50克氦气。尽管这个速度,在地质年代的情况下造成的后果还是很大的。

地质研究发现,30亿年前,地球表面覆盖着更多的水,也就是那么多的水,生命演化才能在水中发生,产生了大量水生动物;随着漏气脱水,氧气的浓度越来越高,更多的陆地露出水面,生物开始爬上陆地而形成陆生生物最终进化到人类。

随着地球继续这个漏气脱水的过程,在30亿年后,地球的水脱得相当厉害,届时只有在极地区还能有水保持,其余地区将是沙漠地带。

下图给出了地球的30亿年前,现在和30亿年后的模样。

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随着太阳的亮度(辐射?)在未来的10亿年内要增加10%,地球漏气脱水将会加速,最终地球会变成金星和火星那样的状态成为无碳生命的行星。

尽管这个结局听上去不太令人乐观,但是如果没有这个漏气脱水过程,今天你我能够上互联网吗?你能想象在水溶液里敲键盘的可能性?

《科学美国人》今年5月号上的一篇文章描述了上面的观点。篇名是:“The Planetary Air Leak”,中文大概就是“行星漏气”。

由此看来生物和人类的演化只不过是宇宙恒星演化带来的行星演化的一个产物。

通宝推:cngood,唵啊吽,

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家园 啊?发布地球会完蛋的消息股票会跌吗?
家园 30亿年后人类进化都变成什么样子都不知道了

也许碳生命可以将自己的进化转交给硅生命-WALL·E

来继续。

有30亿年时间来发展人工智能不应该是件难事吧。

家园 估计没那么惨

说不定人类技术可以经常去抓点彗星回来补补水。

家园 最关键的是地球自转速度在减慢

地磁场强度就此减弱。

地球自转变慢-----周期增0.00164秒/百年。

家园 看了怕怕,三十亿年后俺怎么办?

家园 搭棚子(农作物生产),储水(水循环使用)

挖洞(隧道交通),计划生育。或者完全在地下生活(包括种庄稼,反正太阳电池产能,电源无限供应,核聚变发电已经不可能了),人类彻底回到洞穴居住。只有到太阳下山时才能到地面活动。

但所有这一切都不能解决人类的最终命运,当最后太阳耗尽氢,在太阳90亿岁的时候(现年50亿岁), 会开始氦聚变. 使得在现有太阳的内部, 又出现一个新的太阳以更高的热辐射将原来的太阳推出去, 使太阳整体膨胀100万倍以上. 这个时候, 太阳离地球会比月亮还近. 最后, 吞没地球, 但会终止在火星轨道内. 这个过程喷洒一部分物质进入宇宙空间, 而大部分的物质会因为自身引力而塌缩, 形成一颗白矮星,热过太阳的表面, 热到发白的程度, 而直径则和地球相当. 之后白矮星会逐渐冷却.

所以那时太阳地球都不存在了。

但是我们知道碳生命这种物质运动形态的确在宇宙中发生并达到自我意识这样的高度就足够了。如果碳生命可以向硅生命演化,就更有意思了。

据说银河系有2亿个恒星系,如果类似太阳系的恒星系的比例是百万分之一,那和我们类似的文明程度的行星就可有数百个。在宇宙中,文明在恒星演化过程中不停产生和消亡,这也许是个常态-地球不是宇宙中唯一的文明安置地。

家园 我觉得硅生命是不可能的。

  很简单,生命是要新陈代谢的,生命体内的代谢产物,主要是氧化物是要排出的。

  氧化碳是气体,可溶于水,很容易排出,而且在自然中很容易随着大气和水循环。硅的氧化物是固体,至少用呼吸是没法排出的,而且组胞内的固体硅化物怎么处理?

家园 地球具备一个液态的铁地核?似乎应是固态的
家园 这个最后会平衡的

会停止到一个速度不再降低。内核温度降低倒是有可能,

毕竟放射性衰变物质越来越少,热源少了。

家园 硅生命显然不是靠水生活的

硅胶和氢氟酸以及其他调料will do the trick

家园 那进化论估计就到头了!
家园 唉,我还以为说的是韩国和印度……
家园 氢氟酸用什么坑能装?

  在自然界怎么循环?在自然界不会因与其他物质反应而消耗掉?

  再说,硅基生命怎么呼吸?只能在氢氟酸里呼吸?

  我只知道氢氟酸可以腐蚀玻璃,不知道能不能腐蚀有机硅,我看提到氢氟酸的书时还没有成机硅这东西。

  我认为作为一个生命,它的整体酸碱度应该是接近中性的。不大可能出现强酸强碱的血液。

家园 支持NJ老哥一把,硅生命是不可能存在的

之所以能有我们现在的生命,稳定的碳碳成键非常重要。而硅是不行的。

装氢氟酸一般用塑料瓶。很稳定,不用担心,放上十几年都没问题。工业上有相应的衬金属的大型容器,衬什么哪天找时间查查。

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