在为行星降温的同时,我们可以从大气中提取氮,引入水或氢来制造水。数百年后,用覆盖层盖住冻结的干冰海洋,再移除部分太阳盾,让温度回升至地球标准。
为金星创造与地球相同的自转周期是另一个难题,我们稍后会再探讨。
首先,我们简单聊聊大气不足的星球,比如火星和月球。我之前提到过,人们常常错误地认为这些星球因体积太小而无法留住大气。这一观点有一定道理,但并非人们所想的那样。
任何气体在特定温度下,都有对应的分子平均运动速度,这个速度被称为方均根速率。屏幕上的公式可以计算该速率,表格展示了地球标准温度下,各种常见气体的方均根速率。
请注意,温度单位为开尔文,速度与温度的平方根成正比。也就是说,若想让速度翻倍,温度需要变为原来的4倍。人类生存的温度约为300开尔文,4倍即为1200开尔文,比金星和水星的温度还要高。即便速度翻倍,大多数气体的运动速度仍低于月球的逃逸速度(仅为地球的五分之一多)。
当然,并非所有粒子的运动速度都相同,部分粒子速度会更快,遵循玻尔兹曼分布曲线,这种逃逸方式被称为**热逃逸**。在任何时刻,都有极小部分气体(约百万分之一)的运动速度是正常速度的4倍。这意味着,地球每年会因热逃逸损失约10万吨气体,几乎全部是氢和氦。
行星温度越低(如火星),气体逃逸量越少;逃逸速度越低(如火星),气体逃逸量越多。尽管10万吨每年听起来数量庞大,但地球大气质量是这个数字的500亿倍。即便火星、月球这类星球,通过热逃逸损失大气也需要地质时间尺度。
但这并非大气逃逸的唯一方式,我们已知另外两种:气体被岩石吸收(封存作用),或是被核爆、彗星和小行星撞击吹散。
还有一种更主要的逃逸方式:气体粒子被辐射撞击,直接脱离大气。想象一颗氦原子在行星上层大气游荡,被伽马射线、X射线等高能光子击中,会瞬间吸收光子的全部动量。
如果这颗氦原子位于行星的晨昏线,且行星正远离太阳自转,它会额外获得行星自转的动量——就像我们从西向东发射火箭,借助地球自转进入轨道一样。
如果