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我國國家航天局日前公布了由“祝融”號火星車拍攝的火星著陸點(diǎn)全景、火星地形地貌等影像圖。圖中泛著金屬光澤的火星車和著陸器在火星灰蒙蒙的土黃色天空下熠熠生輝，既充滿了作為“天外來客”的神秘感、科技感，也彰顯了外星風(fēng)光特有的綺麗、壯美。

很多讀者會好奇，包括火星在內(nèi)的外星球上，都是什么樣的景象，都有哪些千奇百怪的外星“天氣”?形成原因又是什么?這里我們就來詳細(xì)介紹給大家。

英國詩人奧斯卡·王爾德曾說：“談?wù)撎鞖馐菬o趣人類最后的避難所”。但是這位詩人一定沒有想到，100多年后的今天，各種極端“天氣”的奇異程度早已超乎人們想象，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)不局限于地球上的天氣。

人類進(jìn)入太空時代的近幾十年，我們得以發(fā)射航天器實(shí)地探測其他星球的天氣狀況，以及將天氣的成因同行星的起源和演化相互聯(lián)系起來，從基礎(chǔ)物理的層面上，去理解不同星球上千奇百怪的環(huán)境。不僅如此，20世紀(jì)90年代以來，幾千顆系外行星(即太陽系之外的行星)不斷被發(fā)現(xiàn)，關(guān)于行星和行星大氣的觀測數(shù)據(jù)爆炸式增長，人類對外星天氣的認(rèn)知也在短短幾十年間不斷刷新和豐富。

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一顆星球上的天氣表現(xiàn)如何，取決于這顆星球本身的成分和所處的物理環(huán)境。

太陽系的八大行星中，水星、金星、地球、火星都是類地行星。它們距離太陽近，體積和質(zhì)量都較小，平均密度較大，表面溫度較高，大小與地球差不多，也都是由巖石構(gòu)成的。

距離太陽最近的水星本身質(zhì)量小，因此無法提供足夠強(qiáng)的萬有引力“留住”大氣，此外又接受太陽風(fēng)的近距離“吹拂”，所以其大氣層極其稀薄，不可能產(chǎn)生地球上的常見天氣現(xiàn)象;又正因?yàn)槿狈Υ髿鈱拥?ldquo;保溫效果”，所以水星上的溫度變化十分劇烈，夜間和白天的赤道溫度可以從-170℃上升到430℃左右。

距離太陽第二近的金星大氣非常濃密，其中有超過96%的成分是二氧化碳，導(dǎo)致金星的溫室效應(yīng)十分嚴(yán)重，地表溫度達(dá)460℃以上。

距離太陽第四近的火星(地球是第三近的行星)自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期與地球相近，但其繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道是非常“扁”的橢圓，使其在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)之間的溫差達(dá)到約160℃。此外，火星比地球更小，沒有海洋作為溫度調(diào)節(jié)器，冬季溫度可達(dá)-133℃，夏季溫度可達(dá)27℃。

火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(fēng)不斷地侵蝕其表面大氣?，F(xiàn)在火星的大氣層非常稀薄，主要由二氧化碳組成，大氣密度不到地球的1%。

雖然火星大氣稀薄，但絲毫不平靜?；鹦堑娘L(fēng)速可達(dá)每秒180米，經(jīng)常形成席卷整個火星、持續(xù)數(shù)周的大規(guī)模沙塵暴。

從“祝融”號火星車拍攝的照片我們可以看出，火星的天空看上去有些接近地球上嚴(yán)重沙塵暴時的天空景象，另外還略帶了一些與火星土壤顏色相近的暗紅色調(diào)。另據(jù)我國首次火星探測任務(wù)工程總設(shè)計師張榮橋介紹，“天問一號”實(shí)施火星著陸時，火星的天氣狀況較好，沒有出現(xiàn)沙塵暴等情況，可謂“天遂人愿”。

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氣態(tài)巨行星：木星上也有雷擊閃電

從火星軌道向外，依次是木星、土星，這兩顆行星均屬于“氣態(tài)巨行星”，體積是地球的700倍以上，萬有引力也遠(yuǎn)比地球大，主要成分都是氫元素。因?yàn)槿狈腆w地表提供“摩擦減速作用”，作為氣態(tài)行星又有密度低、自轉(zhuǎn)速度快、具有流體可變性等特點(diǎn)，這兩顆星球上的風(fēng)暴尺度之大、速度之快均超出人們想象，著名的木星“大紅斑”就是尺度足夠容納兩個地球的超級大風(fēng)暴。從某種意義上來說，地球上常用的氣象概念已經(jīng)不足以描述這種星球上的天氣現(xiàn)象了。

據(jù)英國諾丁漢特倫特大學(xué)物理高級講師伊恩·惠塔克介紹，1979年美國“旅行者”1號探測器飛掠木星時曾觀測到這顆遙遠(yuǎn)星球上的閃電，人們當(dāng)時認(rèn)為這種閃電跟地球上的閃電沒有區(qū)別。但是后來在2016年，美國“朱諾”號木星探測任務(wù)對木星閃電風(fēng)暴進(jìn)行了更深入的觀察，推翻了這種認(rèn)識。根據(jù)“朱諾”任務(wù)團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《自然》雜志上的學(xué)術(shù)論文，木星上的閃電在木星極區(qū)分布最多，赤道附近幾乎沒有，而這與地球恰恰相反。此外，木星上的閃電電荷的累積過程不是在水滴和水冰中發(fā)生的，而是在氨-水混合冰凍的“雪球”中產(chǎn)生的。木星大氣中還存在與地球上類似的“瞬態(tài)發(fā)光事件”，包括由電離層快速向下發(fā)展的“紅色精靈”、由閃電激發(fā)的低電離層區(qū)域的圓環(huán)狀放電“淘氣精靈”等。

伊恩·惠塔克還提到，土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六上可能會下“甲烷雨”。這是因?yàn)橥列l(wèi)六擁有氮?dú)夂砍^96%的大氣層，且其地表擁有大量甲烷和乙烷等烴類混合物。由于土衛(wèi)六地表溫度接近零下180℃，這些烴類能夠以液態(tài)存在，使土衛(wèi)六上有類似于地球的液體循環(huán)，從河流、湖泊甚至海洋，到“興云致雨”的過程，只不過這些液體的成分不是水，而且土衛(wèi)六的火山活動在其中扮演了重要角色。由于土衛(wèi)六的引力僅與月球相當(dāng)，大氣密度又比地球大，因此土衛(wèi)六上的“雨滴”更大，據(jù)推測其尺寸在1厘米左右，下降速度則是地球雨滴的五分之一，估計看上去就像是放慢動作的電影場景。

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冰態(tài)巨行星：

大氣成分復(fù)雜也能產(chǎn)生風(fēng)暴

從土星軌道再向外，天王星、海王星屬于體積介于“類地行星”和“類木巨行星”之間的“冰態(tài)巨行星”，它們被人類了解得就更少了。目前能夠推測的是，它們的大氣外層大部分是氫氣，向內(nèi)則是由水、氨、甲烷、硫化氫等組成的混合物，大氣之下也沒有像地球表面一樣的巖石地殼，而是一種高溫高壓狀態(tài)下的、稠密且導(dǎo)電的流體。

最新研究表明，這種冰巨星內(nèi)部甚至不一定有明確的分界線，而是可能由外到內(nèi)隨著溫度和壓力的升高，逐漸從氣態(tài)過渡到氣液混合的行星地幔和地核。雖然距離太陽已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)，但是在自身內(nèi)部熱源的驅(qū)動下，這兩顆冰巨星的大氣依然會發(fā)生顯著的流動，從而產(chǎn)生風(fēng)暴——當(dāng)然這種風(fēng)暴是人類難以親身體會的，因?yàn)槲覀兊搅诉@種星球上甚至可能找不到一個可以“腳踏實(shí)地”的表面。

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系外行星：

特別星球夜晚會下“鐵雨”

從太陽系向外遙望，人類已經(jīng)利用地基天文臺和在太空中的望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)了超過4000顆系外行星的存在，這些行星的質(zhì)量、軌道、種類分布也是千差萬別。其中，2013年發(fā)現(xiàn)的一顆系外行星WASP-76b屬于“熱木星”(即星球結(jié)構(gòu)與木星接近，但運(yùn)行軌道很靠近恒星的氣態(tài)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)，因此有一側(cè)是永遠(yuǎn)面向恒星的“白晝面”，另一側(cè)是“黑夜面”。白晝一側(cè)的表面溫度在2000℃以上，鐵在這種溫度下會融化和蒸發(fā)，而WASP-76b上剛好也有鐵元素。這就導(dǎo)致WASP-76b上可能會下“鐵雨”：鐵在白晝一側(cè)氣化并在大氣中上升，運(yùn)動到黑夜一側(cè)后冷卻凝結(jié)成液體然后下落，就像雨滴一般。這是目前人們有確切的證據(jù)來推測會下“鐵雨”的唯一一顆行星。

延伸閱讀

地球天氣得天獨(dú)厚

值得強(qiáng)調(diào)的是，像地球這樣“幸運(yùn)”的星球至少到目前為止還是獨(dú)一無二的：

她位于恒星的宜居帶內(nèi)，既不會被“冰凍”也不會被“烤焦”;

她的大氣層既不像水星那樣稀薄，也不像金星那樣濃密，因此，既能為地表提供保溫效果，又不至于熱到使液態(tài)水全部被蒸發(fā);

她的地質(zhì)活動既不像火星那樣死寂，又不像冰巨星和氣態(tài)巨星那樣流動性太強(qiáng)，因此，既能產(chǎn)生地磁場充當(dāng)生命的“輻射屏蔽保護(hù)傘”，又不會像“原行星”時期那樣每天巖漿遍地、地動星沉;

她的自轉(zhuǎn)傾角和公轉(zhuǎn)軌道也都恰到好處，使得地球表面有日夜切換、風(fēng)調(diào)雨順、四季分明;

她周圍還有衛(wèi)星(月球)和大行星(木星和土星)充當(dāng)吸引小行星/彗星撞擊的“盾牌”，使自己不至于經(jīng)常遇上能讓恐龍滅絕的那種天體碰撞事故。

即使在這樣得天獨(dú)厚的條件下，生命在地球上出現(xiàn)后，也還是經(jīng)過了38億年的漫長歲月，才出現(xiàn)了能夠理解地球和宇宙歷史的智慧生命。