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金星大气层中哪种气体含量最多?(为什么金星的大气层会浓厚?)

失控的温室效应导致的。

先看一下金星的大气成分:

图片来自

Atmosphere of Venus

根据推测,早期在金星表面上可能有海洋,但是因为某个或者某几个事件导致金星的地表温度不断升高,于是水分开始被蒸发了,从这时候起,金星的温室噩梦开始了:

这些水蒸气一旦进入大气之中,便会形成一道屏障,并且不断吸收热量,把整个金星像焖了的虾一样:

高热量,同时有没有隔热层,使得岩石表面中的碳开始被剥离出来。在紫外线的作用下,水分解为氢和氧,氢会逃离金星而氧不会,因此,氧会和碳形成著名的CO2,。

等等,好像跳过了什么概念,为什么氢会逃离而氧不会呢?

这个跟行星的逃逸速度有关,我们知道下面这个公式:

这个逃逸速度,跟逃离物质的质量、体积无关,只跟物质所在的行星的几何与物理性质有关。

根据分子运动论,理想气体的分子(温度为T,速度为v)服从Maxwell-Boltzmann分布:

统计上而言,无论是什么气体分子,总是会有那么一撮速度大于逃逸速度的分子存在,但是由于分布函数是与e的指数级别负二次相关,所以具有这种速度的分子的概率非常小。Anyway,根据上面的公式,可以得到最可几速度的公式:

这个速度跟自身的质量成平方根反比,我们可以根据几种常见的气体分子量,将其最可几速度与逃逸速度关联起来:

看看最后那一栏的数值,1mol=6.02E23,所以在热力学上,只有氢和氦可以逃离金星,水、氮气、氧气和二氧化碳连一个分子的可能都没有。

回到前面说的问题中,由于金星的大气中没有什么东西可以吸收产生的CO2,它们就会留在大气之中,而这又会导致更严重的温室效应,将温度进一步升高。因为温度进一步升高,从而导致了更多的碳释放,形成更多的CO2,这也就是为什么金星大气中存在着大量的、浓厚的、密集的高达96.5%的CO2的原因所在。

想要更加彻底的了解金星的大气和它的感生磁层现象,请看:

Atmosphere of VenusRunaway greenhouse effect

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