我(wǒ)國國家航天局日前公布了由“祝融”号火(huǒ)星車(chē)拍攝的火(huǒ)星着陸點全景、火(huǒ)星地形地貌等影像圖。圖中(zhōng)泛着金屬光澤的火(huǒ)星車(chē)和着陸器在火(huǒ)星灰蒙蒙的土黃色天空下(xià)熠熠生(shēng)輝，既充滿了作爲“天外(wài)來客”的神秘感、科技感，也彰顯了外(wài)星風光特有的绮麗、壯美。

很多讀者會好奇，包括火(huǒ)星在内的外(wài)星球上，都是什麽樣的景象，都有哪些千奇百怪的外(wài)星“天氣”？形成原因又(yòu)是什麽？這裏我(wǒ)們就來詳細介紹給大(dà)家。

木星風暴想象圖

英國詩人奧斯卡·王爾德曾說：“談論天氣是無趣人類最後的避難所”。但是這位詩人一(yī)定沒有想到，100多年後的今天，各種極端“天氣”的奇異程度早已超乎人們想象，因爲它們已經不局限于地球上的天氣。

人類進入太空時代的近幾十年，我(wǒ)們得以發射航天器實地探測其他星球的天氣狀況，以及将天氣的成因同行星的起源和演化相互聯系起來，從基礎物(wù)理的層面上，去(qù)理解不同星球上千奇百怪的環境。不僅如此，20世紀90年代以來，幾千顆系外(wài)行星（即太陽系之外(wài)的行星）不斷被發現，關于行星和行星大(dà)氣的觀測數據爆炸式增長，人類對外(wài)星天氣的認知(zhī)也在短短幾十年間不斷刷新和豐富。

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類地行星：火(huǒ)星大(dà)氣稀薄卻有沙塵暴

金星表面想象圖

“祝融”号火(huǒ)星車(chē)拍攝的火(huǒ)星影像圖

土衛六“甲烷雨”想象圖

一(yī)顆星球上的天氣表現如何，取決于這顆星球本身的成分(fēn)和所處的物(wù)理環境。

太陽系的八大(dà)行星中(zhōng)，水星、金星、地球、火(huǒ)星都是類地行星。它們距離(lí)太陽近，體(tǐ)積和質量都較小(xiǎo)，平均密度較大(dà)，表面溫度較高，大(dà)小(xiǎo)與地球差不多，也都是由岩石構成的。

距離(lí)太陽最近的水星本身質量小(xiǎo)，因此無法提供足夠強的萬有引力“留住”大(dà)氣，此外(wài)又(yòu)接受太陽風的近距離(lí)“吹拂”，所以其大(dà)氣層極其稀薄，不可能産生(shēng)地球上的常見天氣現象；又(yòu)正因爲缺乏大(dà)氣層的“保溫效果”，所以水星上的溫度變化十分(fēn)劇烈，夜間和白(bái)天的赤道溫度可以從-170℃上升到430℃左右。

距離(lí)太陽第二近的金星大(dà)氣非常濃密，其中(zhōng)有超過96%的成分(fēn)是二氧化碳，導緻金星的溫室效應十分(fēn)嚴重，地表溫度達460℃以上。

距離(lí)太陽第四近的火(huǒ)星（地球是第三近的行星）自轉軸傾角、自轉周期與地球相近，但其繞太陽公轉的軌道是非常“扁”的橢圓，使其在近日點和遠日點之間的溫差達到約160℃。此外(wài)，火(huǒ)星比地球更小(xiǎo)，沒有海洋作爲溫度調節器，冬季溫度可達-133℃，夏季溫度可達27℃。

火(huǒ)星的磁場僅來源于其表面磁化的地殼，所以非常微弱，無法阻擋太陽風不斷地侵蝕其表面大(dà)氣。現在火(huǒ)星的大(dà)氣層非常稀薄，主要由二氧化碳組成，大(dà)氣密度不到地球的1%。

雖然火(huǒ)星大(dà)氣稀薄，但絲毫不平靜。火(huǒ)星的風速可達每秒180米，經常形成席卷整個火(huǒ)星、持續數周的大(dà)規模沙塵暴。

從“祝融”号火(huǒ)星車(chē)拍攝的照片我(wǒ)們可以看出，火(huǒ)星的天空看上去(qù)有些接近地球上嚴重沙塵暴時的天空景象，另外(wài)還略帶了一(yī)些與火(huǒ)星土壤顔色相近的暗紅色調。另據我(wǒ)國首次火(huǒ)星探測任務工(gōng)程總設計師張榮橋介紹，“天問一(yī)号”實施火(huǒ)星着陸時，火(huǒ)星的天氣狀況較好，沒有出現沙塵暴等情況，可謂“天遂人願”。

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氣态巨行星：木星上也有雷擊閃電(diàn)

從火(huǒ)星軌道向外(wài)，依次是木星、土星，這兩顆行星均屬于“氣态巨行星”，體(tǐ)積是地球的700倍以上，萬有引力也遠比地球大(dà)，主要成分(fēn)都是氫元素。因爲缺乏固體(tǐ)地表提供“摩擦減速作用”，作爲氣态行星又(yòu)有密度低、自轉速度快、具有流體(tǐ)可變性等特點，這兩顆星球上的風暴尺度之大(dà)、速度之快均超出人們想象，著名的木星“大(dà)紅斑”就是尺度足夠容納兩個地球的超級大(dà)風暴。從某種意義上來說，地球上常用的氣象概念已經不足以描述這種星球上的天氣現象了。

據英國諾丁漢特倫特大(dà)學物(wù)理高級講師伊恩·惠塔克介紹，1979年美國“旅行者”1号探測器飛掠木星時曾觀測到這顆遙遠星球上的閃電(diàn)，人們當時認爲這種閃電(diàn)跟地球上的閃電(diàn)沒有區别。但是後來在2016年，美國“朱諾”号木星探測任務對木星閃電(diàn)風暴進行了更深入的觀察，推翻了這種認識。根據“朱諾”任務團隊發表在《自然》雜(zá)志(zhì)上的學術論文，木星上的閃電(diàn)在木星極區分(fēn)布最多，赤道附近幾乎沒有，而這與地球恰恰相反。此外(wài)，木星上的閃電(diàn)電(diàn)荷的累積過程不是在水滴和水冰中(zhōng)發生(shēng)的，而是在氨-水混合冰凍的“雪球”中(zhōng)産生(shēng)的。木星大(dà)氣中(zhōng)還存在與地球上類似的“瞬态發光事件”，包括由電(diàn)離(lí)層快速向下(xià)發展的“紅色精靈”、由閃電(diàn)激發的低電(diàn)離(lí)層區域的圓環狀放(fàng)電(diàn)“淘氣精靈”等。

伊恩·惠塔克還提到，土星最大(dà)的衛星——土衛六上可能會下(xià)“甲烷雨”。這是因爲土衛六擁有氮氣含量超過96%的大(dà)氣層，且其地表擁有大(dà)量甲烷和乙烷等烴類混合物(wù)。由于土衛六地表溫度接近零下(xià)180℃，這些烴類能夠以液态存在，使土衛六上有類似于地球的液體(tǐ)循環，從河流、湖泊甚至海洋，到“興雲緻雨”的過程，隻不過這些液體(tǐ)的成分(fēn)不是水，而且土衛六的火(huǒ)山活動在其中(zhōng)扮演了重要角色。由于土衛六的引力僅與月球相當，大(dà)氣密度又(yòu)比地球大(dà)，因此土衛六上的“雨滴”更大(dà)，據推測其尺寸在1厘米左右，下(xià)降速度則是地球雨滴的五分(fēn)之一(yī)，估計看上去(qù)就像是放(fàng)慢(màn)動作的電(diàn)影場景。

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冰态巨行星：

大(dà)氣成分(fēn)複雜(zá)也能産生(shēng)風暴

從土星軌道再向外(wài)，天王星、海王星屬于體(tǐ)積介于“類地行星”和“類木巨行星”之間的“冰态巨行星”，它們被人類了解得就更少了。目前能夠推測的是，它們的大(dà)氣外(wài)層大(dà)部分(fēn)是氫氣，向内則是由水、氨、甲烷、硫化氫等組成的混合物(wù)，大(dà)氣之下(xià)也沒有像地球表面一(yī)樣的岩石地殼，而是一(yī)種高溫高壓狀态下(xià)的、稠密且導電(diàn)的流體(tǐ)。

最新研究表明，這種冰巨星内部甚至不一(yī)定有明确的分(fēn)界線，而是可能由外(wài)到内随着溫度和壓力的升高，逐漸從氣态過渡到氣液混合的行星地幔和地核。雖然距離(lí)太陽已經十分(fēn)遙遠，但是在自身内部熱源的驅動下(xià)，這兩顆冰巨星的大(dà)氣依然會發生(shēng)顯著的流動，從而産生(shēng)風暴——當然這種風暴是人類難以親身體(tǐ)會的，因爲我(wǒ)們到了這種星球上甚至可能找不到一(yī)個可以“腳踏實地”的表面。

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系外(wài)行星：

特别星球夜晚會下(xià)“鐵雨”

從太陽系向外(wài)遙望，人類已經利用地基天文台和在太空中(zhōng)的望遠鏡确認了超過4000顆系外(wài)行星的存在，這些行星的質量、軌道、種類分(fēn)布也是千差萬别。其中(zhōng)，2013年發現的一(yī)顆系外(wài)行星WASP-76b屬于“熱木星”（即星球結構與木星接近，但運行軌道很靠近恒星的氣态巨行星）。它的半徑接近木星兩倍，受到恒星的潮汐鎖定作用（月球也是被地球引力潮汐鎖定），因此有一(yī)側是永遠面向恒星的“白(bái)晝面”，另一(yī)側是“黑夜面”。白(bái)晝一(yī)側的表面溫度在2000℃以上，鐵在這種溫度下(xià)會融化和蒸發，而WASP-76b上剛好也有鐵元素。這就導緻WASP-76b上可能會下(xià)“鐵雨”：鐵在白(bái)晝一(yī)側氣化并在大(dà)氣中(zhōng)上升，運動到黑夜一(yī)側後冷卻凝結成液體(tǐ)然後下(xià)落，就像雨滴一(yī)般。這是目前人們有确切的證據來推測會下(xià)“鐵雨”的唯一(yī)一(yī)顆行星。

延伸閱讀

地球天氣得天獨厚

值得強調的是，像地球這樣“幸運”的星球至少到目前爲止還是獨一(yī)無二的：

她位于恒星的宜居帶内，既不會被“冰凍”也不會被“烤焦”；

她的大(dà)氣層既不像水星那樣稀薄，也不像金星那樣濃密，因此，既能爲地表提供保溫效果，又(yòu)不至于熱到使液态水全部被蒸發；

她的地質活動既不像火(huǒ)星那樣死寂，又(yòu)不像冰巨星和氣态巨星那樣流動性太強，因此，既能産生(shēng)地磁場充當生(shēng)命的“輻射屏蔽保護傘”，又(yòu)不會像“原行星”時期那樣每天岩漿遍地、地動星沉；

她的自轉傾角和公轉軌道也都恰到好處，使得地球表面有日夜切換、風調雨順、四季分(fēn)明；

她周圍還有衛星（月球）和大(dà)行星（木星和土星）充當吸引小(xiǎo)行星/彗星撞擊的“盾牌”，使自己不至于經常遇上能讓恐龍滅絕的那種天體(tǐ)碰撞事故。

即使在這樣得天獨厚的條件下(xià)，生(shēng)命在地球上出現後，也還是經過了38億年的漫長歲月，才出現了能夠理解地球和宇宙曆史的智慧生(shēng)命。

來源：北(běi)京日報 作者：郭世傑

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