为什么金星比水星热，而水星离太阳更近？
根据NASA麦哲伦任务收集的雷达数据重建的金星表面。 图片来源：NASA/JPL，CC BY-NC-SA
（神秘的地球uux.cn）据《对话》杂志（瓦赫·佩鲁米安）：为什么金星是最热的行星，而水星离太阳更近？——塞贾尔·M，7岁，印度班加罗尔
当太阳系刚刚形成时，也就是45亿年前，金星很可能是一个热带天堂。海水很可能覆盖了它的表面，蓬松的云朵点缀着天空。当时，水星，距离太阳最近的行星，无疑是太阳系中最热的行星。
但随后太阳变得更亮，一系列被称为失控温室效应的事件导致金星表面温度远高于水星。诚然，作为离太阳最近的行星，水星的部分区域仍然非常炎热。其阳光面的表面温度约为800华氏度（430摄氏度），足以融化铅。
我是一名太空科学家，热衷于教授物理和天文学。我见过金星在日落后不久在西方天空中明亮闪耀，偶尔也见过水星短暂出现，作为“晚星”。
什么是温室效应？
金星并不是唯一经历温室效应的行星。如今，同样的现象也使地球表面保持适宜居住。
温暖的物体会发出电磁辐射，也就是光，因为它们的原子和分子不断振动。地球表面被太阳加热，发出红外线，但你的眼睛看不到。人类和动物也会发出红外光，而篝火释放的大部分能量是红外辐射。物体越热，发出的红外辐射越多。
在没有大气层的行星上，比如水星，这些能量直接泄漏到太空中。因此，水星炽热阳光面与夜面温度差异巨大，夜面温度可降至零下290华氏度（零下180摄氏度）。
在地球上，大气中的温室气体，包括二氧化碳分子、甲烷和水蒸气，会吸收并捕获部分红外辐射，像毯子一样包裹着地球，保持地表温暖。
地球的平均表面温度约为59华氏度（15摄氏度）。没有温室气体，温度会接近0华氏度（负18摄氏度），地球会像一个巨大的雪球。我们绝对需要适度的温室效应，才能让我们的地球适居。
地球大气中的温室气体会捕获部分太阳的热量。图片来源：NASA/喷气推进实验室加州理工学院，CC BY 4.0
分歧的命运
但金星这个几乎与地球大小相当、曾经由相同物质组成的行星，怎么会与我们的母星如此不同呢？有几个线索说明为什么金星今天如此炎热、令人不快。
科学家们一致认为，由于它们大小相近且距离太阳很近，地球和金星很可能最初拥有相当数量的水和二氧化碳。在地球上，大部分二氧化碳溶解在海洋中或封存于石灰岩等岩石中。金星可能曾经以类似的方式储存二氧化碳。
科学恒星模型表明，自太阳系早期历史以来，太阳亮度提高了约40%。四十亿年前，它只发出了大约70%的能量。
科学家们对金星是否曾经拥有过长寿的海洋存在分歧。但证据表明，这颗行星在早期历史上拥有大量水资源。随着太阳亮度的增加，越来越多的水分会蒸发到大气中。由于没有地表水来吸收和储存二氧化碳，几乎所有温室气体都积累到了大气中。
这一过程反过来会导致更多的蒸发和变暖，形成一种被称为失控温室效应的反馈循环。如今，二氧化碳约占金星大气的96%，其表面温度几乎恒定，昼夜均为867华氏度（464摄氏度）。金星现在处于这种状态，其大气和表面温度将长期保持这种状态。
根据NASA的气候模型，古代金星可能看起来与地球相对相似。图片来源：NASA
想象一下，如果所有海洋蒸发，所有溶解在其中的二氧化碳都释放到空气中，地球大气层会有多厚。金星上也发生过类似的事情。
因此，金星表面的大气压力是地球海平面大气压力的90多倍。要在地球上体验如此高的气压，你需要潜入大约3000英尺（940米）的深度。那么大的压力就像肩膀上站着五头大象！
地球上失控的温室效应？
你可能听过科学家警告说，如果人类引起的气候变化继续不受控制，地球可能会经历类似金星的过程。随着人们燃烧煤炭、石油和天然气用于工业活动和交通运输，全球气温正在上升，释放大量二氧化碳到大气中。二氧化碳在大气中会停留很长时间。随着越来越多的热量积累，它会捕获更多热量，从而提高行星表面的温度。
另一种主要的温室气体是甲烷。随着地球变暖，甲烷的重要来源之一是融化的永久冻土，这种永久冻土主要分布在北极地区。当冰冷的地面融化时，会暴露出冰冻了数千年的有机物，包括古老的植物、苔藓，甚至是猛犸象和其他大型动物的遗骸。
细菌随后会分解这些物质，并在分解过程中释放甲烷到大气中。
随着地球变暖，更多永久冻土融化，释放更多甲烷，形成恶性循环。地球可能永远无法达到金星今天的极端温度。然而，随着气温上升，我们的星球可能会变得不那么舒适。
然而，地球表面温度在我们有生之年永远不会接近金星，金星仍将是太阳系中最热的行星——尽管它比水星更远离太阳。
