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无大气层类地系外行星“现形” ：有无大气与行星轨道相关
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无大气层类地系外行星“现形” ：有无大气与行星轨道相关
吉林大学：杨学祥，杨冬红
关键提示
科技日报北京10月24日电 （记者刘霞）美国科学家发现一颗绕M型红矮星运行的无大气层类地行星GJ 1252b，无大气层意味着生命不太可能在其上生存。鉴于M型红矮星是宇宙中最常见的恒星类型，这一发现有望缩小科学家开展外星生命搜索的范围。相关研究刊发于最新一期《天体物理杂志快报》。
研究表明，GJ 1252b比地球稍大，且离其恒星的距离比地球离太阳的距离近得多，这使其非常热，不适宜生命繁衍生息。研究合著者米歇尔·希尔说：“恒星辐射产生的压力极其巨大，足以将行星的大气层吹走。”
研究人员解释称，由于太阳的作用，地球也会慢慢失去部分大气层，但火山喷发和其他碳循环过程可以弥补所失去的，这使地球大气层的损失不太明显。但离恒星更近的行星就没有这么好运了，比如水星，它确实拥有大气层，但大气层非常薄，由太阳从表面剥离的原子组成，行星上的极端高温导致这些原子逃逸到太空。
彗星的质量如何逐渐消失？
彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于200年）才被多次观测到。
肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于4天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约3天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时，彗发的半径可达10一100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里，超过太阳到火星的距离。
究竟彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空[5]。
行星的大气是如何消失的？
类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄[6-12]。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失[3，4]。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。
行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少10%的氧气[13]。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1214155.html
相关报道
无大气层类地系外行星“现形”
2022年10月25日 07:32
一颗行星绕红矮星运转艺术图。 图片来源：物理学家组织网
科技日报北京10月24日电 （记者刘霞）美国科学家发现一颗绕M型红矮星运行的无大气层类地行星GJ 1252b，无大气层意味着生命不太可能在其上生存。鉴于M型红矮星是宇宙中最常见的恒星类型，这一发现有望缩小科学家开展外星生命搜索的范围。相关研究刊发于最新一期《天体物理杂志快报》。
为确定GJ 1252b没有大气层，加州大学河滨分校天文学家测量了该行星在二次日食期间光线被遮挡时的红外辐射。当一颗行星从恒星后面经过时，该行星的光及其从恒星反射的光会被阻挡，发生日食。
这些红外辐射揭示，GJ 1252b日间灼热的温度估计高达1228摄氏度，以至于金、银和铜都会在这个星球上融化。高温再加上低表面压力，使研究人员相信该行星没有大气层。该研究合著者斯蒂芬·凯恩说：“这颗行星的碳含量可能是地球的700倍，但它仍然没有大气层。这些碳最初会积累起来，但随后逐渐减少，并最终消失。此外，与太阳相比，M型红矮星往往有更多耀斑，且更活跃，这进一步降低了它们周围的行星保持大气层的可能性。”
研究表明，GJ 1252b比地球稍大，且离其恒星的距离比地球离太阳的距离近得多，这使其非常热，不适宜生命繁衍生息。研究合著者米歇尔·希尔说：“恒星辐射产生的压力极其巨大，足以将行星的大气层吹走。”
研究人员解释称，由于太阳的作用，地球也会慢慢失去部分大气层，但火山喷发和其他碳循环过程可以弥补所失去的，这使地球大气层的损失不太明显。但离恒星更近的行星就没有这么好运了，比如水星，它确实拥有大气层，但大气层非常薄，由太阳从表面剥离的原子组成，行星上的极端高温导致这些原子逃逸到太空。
不过希尔也指出：“如果一颗行星离M型红矮星足够远，它的大气层或许可以保留下来，目前我们不能得出结论，M恒星周围所有岩石行星都会遭受水星的命运。”
行星大气的丢失和积累：行星轨道偏心率控制温室气体
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行星大气的丢失和积累：行星轨道偏心率控制温室气体
杨学祥，杨冬红（吉林大学）
关键提示
谁控制了行星的温室效应？是太阳风和行星轨道偏心率。当代科学研究一致相信温室效应控制了行星的冷暖，但是，太阳风和行星轨道偏心率对行星温室气体（包括水蒸气、二氧化碳和甲烷）具有定时清除作用。这是2、4、10万年天文周期形成冰期的原因。
我们在2006年发现，水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.206、0.093、0.017、0.007，大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是，较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607，使大气浓度和二氧化碳浓度变低，降低了对地球表面的保温作用，导致10万年周期致冷作用的增强。由于地球轨道偏心率10万年周期项振幅不到近日点进动2万年周期项振幅的一半，其引起10万年冰期周期的作用受到质疑。大气浓度变化、地壳均衡运动和强潮汐变化三种作用能增强10万年周期作用，给出10万年冰期周期的合理解释。
在第四纪大冰期，地球轨道偏心率在0.0005和0.0607之间变动，导致冰期10万年周期的发生。下一次地球轨道偏心率的极大值将继续清除温室气体，准确迎来下一次冰期。
地球轨道偏心率的极大值不仅具有10万年和40万年周期，而且具有2.5亿年周期。地球仍处于第四纪大冰期，与中生代的温暖期相距甚远，全球变暖不会形成类似中生代的灾难。
对于轨道偏心率最小且有微弱磁场的金星而言，较轻的氢和氧被太阳风吹走，较重的二氧化碳被留在表层，这是金星有浓密大气、高浓度温室气体和高温的原因。
相关证据
行星有气尾的新证据：地球将氧气送到月球
行星有气尾的新证据：地球将氧气送到月球
杨学祥，杨冬红
关键提示：太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”，并推动地核南北漂移，形成大陆在两极分别集中成为原始古陆。一项新研究显示，亿万年以来，地球还在源源不断地将另一种生命的痕迹送到月球表面：氧气。这为我们的观点提供了新证据。
行星与空间的物质交换
作 者：杨学祥 上传日期：2005-2-12
行星与空间的物质交换：行星有气尾的新证据
杨学祥
摘要：太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地球轨道偏心率的变化是至关重要的。新的证据表明，行星与太空之间的物质交流不是单向的，而是相互的：行星在接受陨石轰击的过程中不断增大自己的质量和体积，同时也在太阳斥力作用下向空间不断喷射细微粒子。后一种过程与彗星不断丢失质量类似。
关键词：彗尾，磁尾，“气尾”，太阳风，土星环，尘埃流
据《新科学家》杂志报道，“卡西尼”号探测器又有一项惊人发现，土星周围一个土星光环经常喷出尘埃流，尘埃流在不断地飞向开放太空。
分析收集的资料表明，粒子直径从 2至 50纳米不等，粒子飞行速度超过 100千米/小时，尘埃源是土星光环 A。因太阳辐射而带电的细微粒子偏离土星磁场，然后在电磁力作用下粒子好像子弹一样射入太空中。
关于土星会喷射尘埃这一点，科学家原先就知道，但是谁也没有想到喷发的粒子会如此微小并以这样的高速运动。值得一提的是，“卡西尼”号探测器上传感器首次记录到尘埃流作用是在 2004年 1月 15日，当时“卡西尼”号位于距土星约 7000万千米的地方，而现在尘埃流的“撞击”已经变得越来越强烈[1]。
新的证据表明，行星与太空之间的物质交流不是单向的，而是相互的：行星在接受陨石轰击的过程中不断增大自己的质量和体积，同时也在太阳斥力作用下向空间不断喷射细微粒子。后一种过程与彗星不断丢失质量类似。
彗星的质量是如何逐渐消失的？彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于200年）才被多次观测到。
肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于4天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约3天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时，彗发的半径可达10一100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里，超过太阳到火星的距离。
有两种常见的彗尾类型：等离子尾和尘埃尾。究竟彗尾是怎样形成呢？
17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。直径小于0.3微米的宇宙微粒被太阳辐射吹走而离开太阳系。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空[2]。
太阳风有一个伴生磁场。受磁场的影响，当太阳风以全速围绕彗星运行时，离子化的彗星分子使太阳风磁场线在彗星附近减慢下来，于是引起磁场线环绕着彗核运动，从而导致离子尾的形成。离子化的分子被太阳风吹刮到背太阳的方向，不过在靠近彗核的地方，由于受来自太阳风磁场的影响，等离子尾是附着在近核区的。当太阳风磁场极性改变时，等离子尾与近核区的磁性连接中断，老的等离子尾分离，新的等离子尾形成[2]。这与土星环的尘喷过程极为相似。
类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄[3-8]。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失[1]。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。
行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少10%的氧气[9]。
土星周围一个土星光环经常喷出尘埃流，尘埃流在不断地飞向开放太空。“卡西尼”号探测器这一项惊人发现为行星的气尾形成和大气流失提供了新证据[10-11]。
参考文献
1．土星探测器发现其会喷射尘埃速度超100千米。http://www.sina.com.cn 2005年02月07日
09:54 每日新报http://tech.sina.com.cn/d/2005-02-07/0954525983.shtml
2．杨学祥, 陈殿友. 地球差异旋转动力学, 长春：吉林大学出版社,1998。85-89
3．杨学祥, 陈殿友, 宋秀环. 太阳风、地球磁层与臭氧层空洞. 科学（ScientificAmerican
中文版）, 1999, （5）：58~59
4．杨学祥, 陈殿友. 火山活动与天文周期. 地质论评, 1999, 45（增刊）：33~42
5．杨学祥. 地磁层和大气层漏能效应. 中国学术期刊文摘, 1999, 5（9）：1170~1171
6．杨学祥, 陈殿友. 地磁场强度的轨道调制与自然灾害周期. 见：中国地球物理学会年刊2000. 武汉：中国地质大学出版社, 2000. 307
7．杨学祥, 陈殿友. 构造形变、气象灾害与地球轨道的关系. 地壳形变与地震,2000,20（3）：
39~48
8．Yang, Xuexiang, Chen Dianyou, Gao Yanwei, Su Hongliang and YangXiaoying, et al, Geophysical and Chemical Evidence in the Depletion of Ozone.J. Geosci.
Res. NE Asia,1999, 2 (2): 121~133
9．石头. 火星发现神秘剧毒物质揭开没有生命存在之谜？http://tech.tom.com 2004年03
月02日 07:28http://tech.tom.com/1121/1122/200432-84310.html
10．杨学祥. 轨道偏心率、臭氧洞、地磁强度与气候变化。光明观察。2004-3-16，总127期，
http://www.gmw.com.cn/3_guancha/2004-3/16/1080001.htm
11．杨学祥。星空探秘释疑：彗尾、磁尾与“气尾”。5-26光明网论文发表交流中心。
http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/show.asp?id=169
http://www.envir.gov.cn/forum/20054933.htm
矛盾的事实与可疑的推论：创新要盯住国际科学前沿
(2007-12-03 07:04:47)标签：知识/探索科学
矛盾的事实与可疑的推论：创新要盯住国际科学前沿
杨学祥，杨冬红
在11月29日的《自然》杂志上，国际科学家小组发表了一年来利用欧空局（ESA）“金星快车”（VenusExpress）进行观测的成果，总共九篇论文。在这些论文中，天文学家描述了金星——地球的孪生兄弟，如何成为炙热的“炼狱”（457摄氏度左右），以及首次确定金星闪电等研究成果。45亿年前，金星曾与地球拥有相同的半径、质量、密度和化学组成，只不过地球发展出了稳定的适合生命存在的大气，而金星却在大量二氧化碳的笼罩下面目全非。最新的研究发现，金星上由二氧化碳和水蒸气造成的剧烈温室效应致使太阳粒子不断侵蚀其大气层，自转速度逐渐变慢，气温持续升高，最终导致表面的水被完全蒸发和剥离，随风而逝（这是一个“正反馈”恶性循环过程），而留给金星的是强力飓风和频繁闪电的破坏和蹂躏。科学家利用金星快车的VIRTIS红外分光计，对金星的大气进行了三维探测，弄清了金星大气循环流动的画面——赤道气流汹涌，往两极趋于平缓，但有多个互不干扰的流动层。极地有标志性的涡流。而在这些气流之上，金星的上层大气从近日区域向该行星的阴暗面流动。Taylor评价说，金星快车的首年探测让科学家开始认识金星的水分和其他化学物质的消逝过程。值得注意的是，他们首次发现金星上相对而言的重元素——氧在大量消失，速度大约是氢的一半，比地球上的氧元素流失更快。研究人员认为，这是由于金星更接近太阳，缺乏能够避免太阳风侵蚀的磁场，以及自转比地球慢得多（周期为243天）。而正是这些因素让金星在太阳系形成后的最初十亿年里失去了大量的水[1]。（科学网任霄鹏/编译）（《自然》（Nature），v450 p633-662，Venus Express international team）
新浪科技讯北京时间11月29日消息，据英国《独立报》报道，金星是一个没有水，灼热的高温足以将铅熔化的世界。然而金星可能曾是一颗与地球非常相似的行星，在那儿，浩瀚的海水可能曾支持过生命。科学家通过对欧洲“金星快车”探测器收集的资料进行的详细分析显示，常常被视为地球的“孪生兄弟”的金星变得不适合生存，成为炙热的“炼狱”（457摄氏度左右），其实是因为一系列的偶然事件。科学家已证实，金星和地球之间的相似之处被前者历史上的一次重大变化遮盖了，这次变化导致了金星上海洋的消失，充斥着二氧化碳的大气和失控的温室效应，温室效应引起严重的全球变暖。牛津大学的佛瑞德-泰勒教授说：“现在，有关金星上的气候为何与地球有如此大的差异已经弄清楚了，这两颗行星在其他方面却极为相似。”在它和太阳之间的距离，它的质量、半径、密度和化学组成方面，金星是最接近地球的行星。金星在其缓慢的自转速度方面不同(243天一圈)，很难想象这两种气候到底有多大差异。泰勒教授说：“这些差异不仅是因为金星更接近太阳。现在，我们知道，缺乏一种保护性磁场和不同的行星自转速度也是造成这些差异的因素，我们在地球上观测到的多数大气作用发生在金星上的速度要快得多。我们的新数据让我们能构建一种设想，在这一设想中，刚开始的时候金星就像地球一样，这可能包括一个适合居住的环境，数十亿年前，后来演变成我们现在看到的情形。”“金星快车”已证实，磁场的缺乏让金星易受太阳风的袭击，具有“剥离水”特性的太阳风是将水分子一分为二并让水中必需的氢逃进太空的高速电离子流。地球上的海洋曾在诱捕二氧化碳作为碳酸盐岩中发挥至关重要的作用，在金星上，二氧化碳已被释放进大气，引起一场失控的温室效应，使得表面温度平均高达大约450摄氏度。泰勒教授表示，来自“金星快车”的这些最新成果刊登在《自然》杂志上，它们表明，大气是一种汹涌的三维结构，从金星的赤道到两极可以被分成4个重要部分。它们还显示，金星经历了闪电袭击，而且可能甚至比地球上的闪电袭击更频繁，这对金星大气的化学成分有着重要的暗示。自1962年美国发射的第一颗探测器“水手-2”号(Mariner 2)以来，已有30多艘宇宙飞船造访过金星。“金星快车”携带有科学仪器，负责监控一组现象，比如大气中富含水蒸汽以及任何磁场的力量。其中最大的一个谜是金星是如何失去水的，尽管保护性磁场的缺乏暗示它与太阳风有关。帕萨迪那加州理工学院的安德鲁-英格索尔说：“因为金星在许多方面接近地球，似乎这两颗行星在开始时是一样的。金星肯定曾有过丰富的水资源，但不知为什么消失了。这种逃逸机制可能与太阳风有关，这种源自太阳的电离子流将原子和离子剥离了大气。但详细情况是对立的[2]。”
“金星快车”已证实，磁场的缺乏让金星易受太阳风的袭击，具有“剥离水”特性的太阳风是将水分子一分为二并让水中必需的氢逃进太空的高速电离子流。地球上的海洋曾在诱捕二氧化碳作为碳酸盐岩中发挥至关重要的作用，在金星上，二氧化碳已被释放进大气，引起一场失控的温室效应，使得表面温度平均高达大约450摄氏度。问题是，太阳风为什么只剥离氢而不剥离氧和碳？事实上，水星和火星上的大气都非常稀薄，大气中的碳、氢、氧都被太阳风剥离掉了。
研究表明，太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的[3]。
美国“机遇”号火星车2004年的探测结果显示，现在干燥寒冷的火星，历史上也许有过一番海涛拍岸的景象，火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里？这一番“沧海桑田”的变化原因何在？日本科学家不断对此发表看法[4]。
火星的大海和大气为什么消失？
日本宇宙航空研究开发机构水谷仁教授认为，金星过去也曾有水，但由于它离太阳太近，及大气中高浓度二氧化碳产生的温室效应，金星表面温度极高，水因此被全部蒸发，消失在茫茫的宇宙，而火星水的消失好像和金星不太一样。磁场毁坏在火星水的消失中起到了巨大作用。在人类居住的地球上，磁场好比盾牌，挡住了太阳向地球倾注的高能粒子，防止太阳风暴直接光临大气层和地面。现在的火星虽然还有很强的磁场，但已经没有像地球这样的规模。火星磁场大概在30多亿年前伴随火星内部的冷却凝固而逐渐被毁坏，使火星难以避免太阳风暴的全面袭击，大气中的水蒸气因此被分解为氢和氧，消失在茫茫宇宙。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失。科学家根据有关数据推测，过去火星的大气压曾是目前地球大气压的近3倍，而现在只有地球的五十分之一。海水可以变成蒸汽，又可以分解为氢和氧。火星大气的消失过程是问题的关键。
彗星的质量如何逐渐消失？
彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于200年）才被多次观测到。
肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于4天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约3天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时，彗发的半径可达10一100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里，超过太阳到火星的距离。
究竟彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空[5]。
行星的大气是如何消失的？
类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄[6-12]。原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失[3，4]。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。
行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少10%的氧气[13]。
行星磁尾的形成和作用
地球有相当强烈的磁场，研究地球磁场的结果表明，围绕地球存在着一个地磁场，磁力线就从一极出发通向另一极，磁针在地面上任何一点所指的方向，就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电，故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面，地球磁场被压缩，磁层顶到地心大约有10个地球半径的距离。在地球的背日面，地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向25个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延40个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球，磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面，中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。
这样看来，太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用[6-11]。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的[14]。
科学家通过对欧洲“金星快车”探测器收集的资料进行的详细分析显示，常常被视为地球的“孪生兄弟”的金星变得不适合生存，成为炙热的“炼狱”（457摄氏度左右），其实是因为一系列的偶然事件。科学家已证实，金星和地球之间的相似之处被前者历史上的一次重大变化遮盖了，这次变化导致了金星上海洋的消失，充斥着二氧化碳的大气和失控的温室效应，温室效应引起严重的全球变暖[1]。这一推论难以成立。
金星浓密的大气与其公转轨道偏心率小相对应，天文条件决定了金星的大气状况，一系列的偶然事件决定金星温室效应的观点不能成立。地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。在百年的尺度上，地球的大气不会重蹈金星大气的覆辙。
行星的轨道偏心率不是固定不变的。地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失和气候变冷可引发大规模的生物灭绝[3]。同样，地球大气的密度随地球轨道偏心率变小而变大，由此产生的温室气体积累和温室效应，可能导致全球变暖。地史上10万年的冰期与间冰期的交替变换，反复重复着这一同样的过程。
帕萨迪那加州理工学院的安德鲁-英格索尔说：“因为金星在许多方面接近地球，似乎这两颗行星在开始时是一样的。金星肯定曾有过丰富的水资源，但不知为什么消失了。这种逃逸机制可能与太阳风有关，这种源自太阳的电离子流将原子和离子剥离了大气。但详细情况是对立的[2]。”这一评价是比较客观的。金星浓密的大气与水资源的缺乏是两个对立的现象，难以用磁场较弱来解释。太阳风不仅能剥离氢，也会剥离行星的所有大气。
创新要盯住国际科学前沿没有解决的问题，重复国外的研究结论绝不是创新，把国外的研究结果当作一成不变的金科玉律，充其量不过是“科学买办”。
参考文献
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4．何德功。火星上的水哪儿去了?磁场毁坏使"沧海"变"桑田"? http://news.tom.com 2004年03月25日13时06分来源:新华网。http://news.tom.com/1003/20040325-777933.html
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