太阳系的“精英”们
　　
　　太阳系有一个“精英集团”，其成员包括金星、火星、地球和泰坦。为什么说它们是“精英”呢？因为它们都是“地球型”天体——固态且拥有大气层。在天体物理学中，行星大气是一个很复杂的问题。不过，如果你只想了解一个大概的答案，那么读下面的文字就够了。
　　
　　原始大气
　　行星大气的故事得从太阳系的形成时期说起。那时，太阳被巨大的气体和尘埃云——太阳星云所包围，而行星们正在形成之中。太阳系的4颗内行星——水星、金星、地球和火星因为拥有足够的引力，像磁铁一样从太阳星云中吸取气体元素并拥有了自己的原始大气，其主要成分是氢和氦，这两种元素如今占据了太阳和木星之类的气态巨行星的98%。当时的太阳不像今天这么炽热，这就使得4颗内行星能够保有自己的原始大气。
　　随着太阳变得越来越热，大气开始从行星逃逸。决定气体逃逸能力的因素有三个：温度、分子质量和逃逸速度（分子逃进太空所需的速度）。总的来说，热、轻、快的微粒比冷、重、慢的微粒更容易逃逸。氢和氦的分子质量最轻，随着太阳变得越来越热、越来越亮，4颗内行星所保有的氢分子和氦分子变得越来越热、速度越来越快，最终达到逃逸速度。或许就在这些内行星形成后几亿年里，它们原有的氢分子和氦分子都逃进了太空，这4颗行星变成了四大块岩石。
　　而此时，太阳系的4颗外行星——木星、土星、天王星和海王星，却因其庞大的体积保有了自己的氢分子和氦分子。此外，太阳距离它们太远，太阳的热量奈何不了它们。于是，这4颗气态巨行星得以保存自己的原始大气至今。
　　
　　次级大气
　　后来，地球又有了次级大气，这对人类来说是一件幸事，不然的话就不会有我们了。次级大气是在原始大气消失后很久才出现的。并非所有的岩质行星都能保有次级大气，比如水星就因距离太阳太近而无法保有任何类型的气体。那么，次级大气是怎样形成的呢？
　　尽管金星、地球和火星最终都没能保有氢和氦，但它们却以足够的引力和足够低的表面温度保有了分子质量较大的气体，如二氧化碳和水蒸气，并把它们以这样或那样的方式保存在自己的岩石身体内。这些二氧化碳和水蒸气有两个来源：构建这些行星的原始“砖瓦”，以及在这些行星的早期历史上频繁撞击行星的彗星。
　　对人类来说，幸运之神又一次眷顾了我们——这些非常重要的二氧化碳、水以及氮（占今天地球大气组成的78%）没有被死死地锁闭在岩石中，这是因为有一个催化剂——热量在帮助它们获得自由。在每一颗行星内部，都有一个形成于行星成形时期的熔融内核。这个内核释放热量，行星表面下深处的放射性元素衰变也释放热量，这些热量导致经常性的火山爆发，从而将上述气体从行星内部喷发出来。
　　尽管太阳变得越来越热，这些较重的分子却因上述原因而无法逃离，于是它们纷纷堆积在行星的表面，结果就形成了次级大气——我们大多数人称之为“空气”。
　　最终，地球变成了生命天堂，火星被冻“死”，金星则被热死。这又是为什么呢？
　　
　　从天堂到地狱
　　至此，行星距离太阳的远近就关系重大了。在地球上，火山吐出的所有水蒸气都在年轻的大气中凝结成水滴，化成雨落到地面。经过漫长岁月，海洋形成了。与此同时，大多数二氧化碳也进入海洋，最终进入沉积岩中。不过，仍有部分二氧化碳保留在大气中，它们的温室作用使得地球表面保持着宜人的温度，支持着生命的出现和演化。在地球上，一切都轻而易举地达到了绝妙的平衡——而这一切，都源于地球与太阳的距离实在是太合适不过了。
　　至于火星，其次级大气则遭到了两次致命打击：在最初的5亿年中，这颗红色行星跟地球一样有过温暖的大气和液态水的海洋，但因个头太小，其内部的“热引擎”很快就“停机”了；后来，又因为离太阳太远，火星上一度活跃的火山所喷出的水蒸气最终都被“冻”出大气层，变成冰锁闭在火星地表下面。最终，火星就变得像月球一样寒冷，而且毫无生机（至少看起来是这样）。如今的火星仍然拥有大气，但其密度仅为地球大气的1%，而且其成分几乎全是二氧化碳。
　　金星的二氧化碳浓度跟火星差不多，但金星大气层却走到了另一个极端。在这里，行星的个头无关紧要，因为金星的质量和地球相仿，内部同样很炽热。但是，金星距离太阳过于近，一切就乱了套。由于金星与太阳走得太近，金星火山喷出的水蒸气很早以前就被烧干了；没有了水，金星就不可能有海洋来吸收二氧化碳。其结果是，温室效应被无限放大。同样的温室效应，如果能将火星表面温度提高5华氏度，对地球来说就能提高35华氏度，而对金星来说则能提高500华氏度！难怪金星的大气层比地球上的火炉还烤人，而且密度高得惊人。站在金星表面，就像站在地球的800米深的海底。
　　
　　泰坦的大气
　　泰坦的大气又该怎样解释呢？要知道，木星的大卫星们距离太阳比泰坦近得多，却都没有大气。在这个问题上，与太阳的距离并不重要，外行星的卫星距离太阳都非常遥远，重要的是卫星跟自己的巨型母行星之间的距离。
　　事实上，泰坦因为距离自己的母行星土星足够近，它被土星强大的潮汐力狠狠挤压，其内部被加热。因此，在所有相似大小的卫星上的火山活动都早已停止时，火山活动还在泰坦上继续。火山活动释放二氧化碳和水蒸气，由于泰坦表面的平均温度低至零下201摄氏度，这两种气体迅速变成冰落到泰坦表面，这样大气中就只留下了氮和甲烷——氮在如此低温下仍能保持气态，而甲烷则是阳光与二氧化碳冰（干冰）相互作用的产物。其结果就是，泰坦大气中差不多90%是氮，7%是甲烷。
　　泰坦的大个头，保证了一些气体能“粘”在它周围形成大气层。木星的卫星伊娥（木卫一）距离其巨型母行星——木星也很近，伊娥上也有大量的火山活动，无奈伊娥的质量太小，产生的引力根本不足以保留住自己内部喷涌出来的气体，也就无法形成大气。
　　很明显，大气层是可以发生巨变的，只要看看火星就不难明白这一点。所以，有专家警告说：通过燃烧化石能源，人类正在将越来越多的二氧化碳释放进大气层，这就有可能打破长久以来大气中的碳以及岩石和海洋中的碳的平衡，其潜在的后果是十分可怕的。