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在太阳系的八大行星中，火星的自然环境与地球最接近，因此火星也理所当然地成为了人类的重点探测目标，在过去的日子里，人类已经向火星发射了很多探测器，并收获了大量的火星实测数据。 种种迹象表明，在几十亿年前，火星很可能也像地球一样拥有厚厚的大气、广袤的海洋以及适宜的温度，甚至还可能演化出了生命，但由于火星的内核早早地冷却，并因此失去了磁场，这就造成了太阳风得以长驱直入，进而不断地将火星的大气“吹”走，于是火星的大气就日益稀薄，并最终导致火星变成了我们现在所看到的样子。
地球之所以能够长时间地维持一个厚厚的大气层，最主要的原因有两个，一个是地球具备足以束缚住大量空气的引力，另一个是地球一直拥有一颗炽热的核心，其产生的强大的磁场可以抵挡住太阳风的侵袭，同时还可以束缚住高层大气中的那些空气分子被电离后形成的离子。 然而科学家却发现，尽管地球的引力和磁场能够对大气层起到非常好的保护作用，但地球的大气仍然在不断地流失，根据科学家的估算，地球大气的流失速率大概为每年10万吨。那么问题就来了，随着地球大气不断流失，未来的地球会变得跟火星一样吗？ 总的来讲，地球大气的流失途径主要有以下三种。
1、直接逃逸：我们知道，一个物体要脱离地球的引力束缚，就必须具有第二宇宙速度。尽管地球高层大气中的空气分子的平均速率低于第二宇宙速度，但这只是一个平均值，随着分子运动的持续，一部分气体分子就可能会在与其他气体分子碰撞中获得足够的动能，进而直接从大气层顶逃逸。 2、电荷交换逃逸：在地球高层大气中，由于阳光的强烈辐射，大量空气被电离，并因此产生了很多速度足够快的离子，我们可以将其称为“快离子”，但在地球磁场的束缚下，这些离子并不能直接逃逸。
当“快离子”与地球大气中的速度较慢的中性粒子发生碰撞时，就有可能夺走这些中性粒子的电子，这个过程就被称为“电荷交换”，在获得电子之后，“快离子”就成了速度足够快的中性粒子，地球的磁场对其就不再产生束缚作用，于是它们就具备了从地球引力场中逃逸的能力。 3、极地风逃逸：虽然地球有一个强大的磁场，但是它也有薄弱之处，那就是这个磁场的两极，这种情况就会造成地球大气中的离子可以更容易地从磁场的两极向外移动，与此同时，太阳风在这片区域中也可以从距离地球表面更近的位置“吹”过，如此一来，地球的大气就会因此而不断流失。
在上述三种途径中，气体分子的分子量越低，就越容易流失。地球大气的主要气体是氮气和氧气，它们在大气中的占比分别为大约78.1%和20.9%，对于这两种分子量相对较大的气体来讲，它们的逃逸数量可以说是微乎其微，以至于可以忽略不计。 实际上，地球大气流失的基本上都是分子量很低的氦气和氢气，其中的氦气主要来自地球内部放射性元素的α衰变，由于氦的化学性质非常不活泼，极难与其他物质发生反应，因此地球内部产生的氦气会源源不断地进入大气层，随后不可避免地流失，即使在可以预见的未来里，地球上的氦也将会越来越稀有。
根据科学家的估算，在地球大气每年10万吨的流失量，氦气其实只有大约1600吨，而其他的几乎全部都是氢气。 地球大气中的氢气来自于水，其主要产生途径有两种，一种是大气中一小部分的水蒸气被“光解”，简单来讲就是，来自太阳的短波辐射会破坏水分子的化学键，从而将其解成氢和氧；另一种则是海洋的海水可能会通过海底岩石的缝隙渗入地下，并与高温的岩浆以及其中的结晶基岩产生一系列的化学反应，进而释放出氢气。 由此可见，随着地球大气的流失，地球上的水也会越来越少，但我们不必为此担心，因为地球上的水大约有136亿亿吨，与如此巨大的储水量相比，每年10万吨的流失量根本就不值一提。
除此之外，地球的水也不是“只出不进”，因为地球会时不时地从宇宙空间中捕获到少量的含水物质，而一些小天体（如彗星、小行星）也会不定时地给地球带来水资源，这无疑进一步降低了地球上水的流失量。 综上所述，尽管地球大气在不断流失，但这个流失量其实是很小的，而且流失的也不是构成地球大气的主要气体，所以在可以预见的未来里，地球的大气并不会出现明显的变化，地球当然也不会变得跟火星一样。 好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。 |
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