王雲龍
下面兩張圖是科學家對於太陽系內天體含水量理論計算後的結果:
可以明確看到,木衛三雖然體積比地球小的多,但是含水量卻是最多的。地球個頭雖然大,甚至海洋麵積佔地球總面積的71%,但是含水量卻僅僅排在第7位。
地球的水主要分佈在地表,而木衛三的水地表和地下都存在,整個星球1/8都是水,比地球還是名副其實的水球。只不過由於木衛三等衛星表面寒冷,表面的水都是以固態形式存在。不像地球上表面水以液態形式存在,在外太空看著藍藍的,很想一顆水做的球。
科學家猜測這些含水的星球,內部都可能會存在液態海洋。特別是一些還有地質噴發活動的三顆衛星:木衛一、海衛一和土衛二,表層之下存在液態海洋的可能性最大,因此它們上面存在生命的可能性也很大。不過,就算它們上面沒有生命,但是如果真的有液態海洋,那麼我們人類是否可以通過望裡面釋放一些可以在極端環境下生產的微生物生命對它們進行改造呢?
科學探秘頻道
先上個圖。看了你就一目瞭然了。
很顯然,地球從太空中看上去雖然像一個大水球,然而它的含水量在太陽系的大型天體中也算不上多,幾乎可以說是倒數了。木衛三隻是顆衛星,然而含水量卻相當於20多個地球的水量,就連小小的木衛二的含水量都比地球大了一倍。而比月球還小得多的冥王星的含水量竟然和地球差不多,可見我們地球人真不能自詡為水資源豐富呀!
地球上約有四分之三的面積覆蓋著水,總體積約有13億8600萬立方千米,其中96.5%分佈在海洋,從太平洋上空看上去,地球就像一顆水球無疑。然而這只是一種假象,因為地球溫度適宜又有大氣層,所以水可以液態存在於地球表面,所以看上去地球就像一個大水球了。
但是真正有涵養的人都是深藏不露的,像木衛三、土衛六、木衛二、木衛四等等星球,它們都是將水長在了地表之下的,它們的表面大都是岩石和冰晶形成的冰蓋,特別是木衛二和木衛四非常典型,而在它們厚厚的冰蓋之下則是液態水的海洋,其冰蓋厚度在1到200公里之間,而冰蓋之下的海洋則可以深達幾百公里,所以他們實際上才是真正的水球。而地球上海洋的平均深度不過才5000米罷了,這樣說起來,地球如此炫耀自己的水資源,未免有些太張揚了啊!
不過太陽系中水化合物最豐富的星球並非上圖中的木衛三,而是土星或者天王星中的一個,由於這兩顆星球巨大的質量,而且它們又是非常寒冷的星球,水分子可以凝聚成冰晶顆粒存在於上面,比如土星環物質90%都是冰塊兒,由於土星和天王星的質量都比地球大得多,所以水化合物的總量就會很多了,不過這兩個星球上都沒有液態水的存在,液態水最多的星球還是木衛三。
科普大世界
太陽系除了太陽老大佔了99.86%的質量,還有0.14%的質量被八大行星、已發現的5顆矮行星、173顆衛星和數以億計的小行星瓜分。其中佔主要比重的是八大行星。地球是個具有空氣和水資源的類地星球,是太陽系唯一具有生態環境的生命搖籃。
目前可以肯定的是,液態水應該是地球上最多的,但如果包括固態水,總量最多的還認為是地球的話,那就大錯特錯了。
實際上,在八大行星及其附屬的天然衛星算起來,地球的水量頂多可以佔到倒數第四,就是除了水星、金星、火星這幾個類地行星,哪一個行星也比地球的水量要多。甚至被開除出了行星資格的冥王星,含水量也比地球要多。聽到這個消息,你會大吃一驚嗎?
地球的水量總體積約有13億8600萬立方千米,其中96.5%分佈在海洋,淡水只有3500萬立方千米左右。而據科學家測算,天王星很可能是太陽系水含量的老大。
天王星的總質量約為地球的14.5倍,其主要成分是氫和氦,還有大量的冰,這些冰是由水、氨、甲烷構成,雖然還無法精確的計算出這些冰的總含量,但根據模型估算,天王星的水冰重量大概為地球水質量的9.3-13.5倍之多。
排行老二的恐怕就是土星了。土星雖然是個氣態行星,主星上有沒有水有多少姑且不論,它那個美麗的土星環所含的水量就可以秒殺地球了。
土星光環由95%的冰構成,其餘的5%是一些石塊和化合物,還有一些塵埃。土星光環雖薄,但寬度和宏大卻很驚人,直徑是地球的180倍,而寬度是地球的三、四十倍。科學家估計裡面的含水量遠遠高於地球。
美國NASA的科學家Steve Vance,把太陽系各個星球(含衛星及矮行星)的水資源總量做過一個計算,把一些水量較大的星球含水量形象的做成一個水球模型,這個水球的直徑地球只排名在第七位,土衛三、土衛六、木衛四、海衛一、木衛二都大於地球,而且還不包括水量最多的天王星和土星。
儘管這個模型並不一定很準確,但至少說明了地球的水量在太陽系所有星球中算不上很突出。
迄今為止,太陽系還沒有發現地球以外存在生命跡象,更沒有人類這樣的文明。
所以說在太空中,並不一定是有水有空氣就能生成和繁衍生命,地球的生命出現除了具有人類認為得天獨厚的宜居條件外,還充滿了偶然性和奧秘性,等待人類去發現和挖掘。
時空通訊
首先,太陽系中以水命名的“水星”幾乎沒有水,但因為其名字可以誤導許多對天文一無所知的普羅大眾,他們甚至以為整顆水星都是水,所以必須一開始就說清楚。水星是離太陽最近的行星,其晝半球熱的離譜,是沒有水存在的,不過現在有探測在水星極地的環形山中還是有些水冰的存在,因此水星還是有水的,但是這點水和其他行星比並不太拿的出手。
接下來人們都知道藍色的地球有百分之七十被海洋覆蓋,按理說是顆“水球”,但是地球上的海洋最深處才一萬多米,這點深度僅有地球半徑的六百分之一。因此把地球的水全部抽出來變成一個球體,其直徑還不及月球的一半大,如下面這張圖所示:
除了水星和地球,內太陽系的金星、火星、月球、小行星帶天體都有微量的水,但遠不足以參與水量的排名。
在外太陽系,木星和土星體積龐大,按水的絕對數量,應該排太陽系的頭兩位,甚至木星衛星歐羅巴(即俗稱的“木衛二”)上的儲水量比地球還多。土衛二也是向太空噴發水霧的明星天體,此外土星明亮的光環的主要成份也是水冰。
這裡需要說明的是,土星和木星水多主要是因為塊頭大,但是水的比例佔整個星體的成份是很少的,因此現在的天文學家將土星和木星的分類為“氣體巨星”,以區別於傳統的“類木行星”中的天王星和海王星,後兩顆的水冰含量遠超其他成份,有厚厚的冰幔,現在被稱作“冰巨星”
太陽系的冰巨星公認的就兩顆天王星和海王星,其中海王星的質量比天王星要大些,因此冰巨星之王是海王星,不愧被冠以“海王”之名。當然冰巨星中的“冰”不一定就是水冰,也指氨和甲烷等類冰物質,不過總體而言冰巨星的水冰含量是超豐厚的。
然後冰巨星之外就是寒冷的柯伊柏帶和奧爾特雲區域,這裡有大量的冰物質構成的矮行星和彗星,甚至不少科學家甚至想象內太陽系的地球上的水的主要來源就是這裡的富水天體。不過這裡的天體並不算大,因此單個而言的儲水量並排不上號。
城市密碼
太陽系中儲水量最大的天體很可能不是地球 。
地球是目前太陽系內唯一表面有海洋(大量的液態水)的天體,這是因為地球離太陽的距離不遠不近,地球表面的溫度不高不低,可以讓水以液態的形式存在。
如果不限於表面,把內部也算進去,那麼太陽系很多天體都可能有大量的水。
這其中包括一些天然衛星,比如木衛二、土衛二、木衛三、木衛四等;還有一些矮行星,比如穀神星、冥王星等;行星當中,火星上是有水的,而且火星過去可能有過海洋,雖然現在基本只能到地下去找水了,找到淺層的水源對將來人類的火星任務會很有幫助。
↓有和可能有海洋的太陽系內天體,圖自NASA↓
另外有一些天體可能存在其他形式的“水”,比如柯伊伯帶天體往往含有冰,有研究人員認為在天王星、海王星等行星的內部可能有某種形式的“水”存在。
目前很有希望找到液態海洋是木衛二(歐羅巴),科學家已經多次觀測到木衛二表面噴出的水汽。本週一發表的最新研究表明*,二十年前的一個探測器就曾遇到過這種水汽噴流。
這些觀測表明木衛二表層下有一個巨大的地下海洋,估計其儲存的水量兩倍於地球上的海洋。
↓木衛二噴出的水汽,Image credit: NASA / ESA / W. Sparks, STScI / USGS Astrogeology Science Center↓↓木衛二的地下海洋以及巨大的水汽噴流的藝術想象圖,Image credit: NASA / JPL-Caltech↓
大家都知道,在野外尋找水源並不容易,找合適的地方打井取水也不太容易,在地球上尚且如此,其他天體離我們相當遠,我們要想確定上面有沒有水,什麼地方有水就更不容易了,所以一些關於太陽系天體裡有多少水的排名,實際上有很多不確定性,有些現在甚至連有沒有液態水都沒法肯定。
這就是為什麼我們要繼續探測太陽系天體,比如美國宇航局將在未來發射一個叫“歐羅巴快帆船”的探測器去探索木衛二上的海洋。
↓歐羅巴快帆船探測器飛臨木衛二歐羅巴的藝術想象圖,圖自NASA↓*研究論文鏈接,https://www.nature.com/articles/s41550-018-0450-z
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喬小海
上海科技報科普問答主持人:主任記者吳苡婷
很多人看到這個問題,第一感覺就是地球,我們的地球從太空俯視,是一個藍色星球,因為我們地球上的71%部分都是海洋。地球的總深度在8公里左右。地球的水量約為地球總質量的3600分之一。相當壯觀,而地球也是太陽系中唯一存在生命的星球。
但是我們的地球在太陽系中也不算是大個頭,水量也不算是最多的,事實上有幾個天體的儲水量是大於地球的。
首先就是土星,土星是一個氣態星球,大部分成分都是氫氣,內部核心處由岩石和冰塊組成。土星的體積為地球的740倍,土星和太陽是太陽系中的兩個巨無霸,兩個星球主要成分都是氫氣,只不過太陽是恆星,它的氫氣是燃燒的,不停地進行著核聚變。而土星的氫氣是靜止的,溫度很低,以行星的姿態存在著。土星的水都存在於土星環中,裡面主要的成分就是密密麻麻的碎冰塊,。它們的直徑很小,從幾釐米到幾十釐米不等,土星環超級大,科學家測算,它的面積可容納大約10億個地球,讓人歎為觀止,所以土星環上的儲水量大大超過地球。
另外,要說說木衛2,這是木星的第四大衛星。木衛2的個頭比月球小一些。木衛2被厚厚的冰層覆蓋,是一個非常光滑和閃亮的星球,非常漂亮。科學家估計它的冰層有50公里那麼深,要比地球上海洋的深度深得多,而在厚厚的冰層下面有一個太陽系最大的液態水海洋。所以綜合來看,木衛2的儲水量是超過地球的。
科壇春秋精選
太陽系行星中儲水量最大的天體就是我們地球,地球表面70%是被水覆蓋,稱得上一個水球,人類在水球環境中生活,取之不盡,用之不竭,大自然造福人類。
夏天的雨643289712
太陽系中儲水量最大的星球當然不是地球。
追溯到太陽系形成早期,水來自於形成太陽系的分子云中,組成水分子的氫與氧,這在宇宙間真的很常見,而且氫更多。所以,太陽系中,無論哪個天體上有液態水,我們都可以喝,因為與地球水同源,沒事的,設想一下,在未來,礦泉水公司打個商標,“冥王星天然礦泉水”、“歐羅巴天然地下深層水”.......
下面來看看究竟有哪些星球上有水呢,且是液態水呢?
(圖為:木衛三蓋尼米得星)
冥王星(可能存在地下海洋)、海衛一(地表有火山地貌,雖然環境寒冷,地下可能由於潮汐加熱緣故而存在液態海洋)、土衛一(可能存在地下海洋)、土衛六(可能存在地下的鹹水海洋,不大可能維持生命存在,生命誕生潛力較小)、土衛二(可能存在地下局域性的海洋),還有木衛四、木衛二、三。
目前,數據僅是猜測與可能,並沒有百分之百的確定下來其含水量,還需進一步的觀測。但是,木、土二星的部分衛星,有確鑿的證據顯示上面存在地下液態海洋,且儲水量豐富,比如土衛六泰坦星、木衛二歐羅巴星、木衛三蓋尼米得星。
其中最為確定的是木衛三,分析在冰層之下,存在一個巨大的鹹水海洋,含水量遠遠超過地球。並最有可能躋身太陽系含水量最大星球之列,目前來看,是這樣的。
一枚遊戲科幻迷
水雖然被稱為“生命之源”但是其在宇宙中的分佈並不稀少,先不說宇宙中流浪的彗星,太陽系內部就有很多有水的星球
太陽系存在水(固態冰也算)的星球有很多 單論儲水量的話第一名是太陽系邊緣的天王星,天王星大氣的主要成分是氫和氦,還有水和氨,甲烷等物質結成的冰,科學家估計天王星的水儲量是地球總質量的9.3到13.5倍。
儲水量第二的星球是土星,土星的水全在土星環裡,全部以冰的形式存在,如果把土星環中的水全部提取出來其質量也是遠勝地球的兩極和海洋的。
儲水量第三的是木衛三,其冰蓋之下是鹹水海洋,水量是地球的30多倍,其他有水或者有冰的星球還有很多,足以說明水資源在宇宙中並不稀有,只不過宇宙中的水都是重水和超重水,用來造原子彈不錯但是要是直接飲用的話是會死人的。
有水就有可能有生命的存在,目前擁有液態水並且有可能最有可能存在生命的是木衛二歐羅巴星和土衛六泰坦星(
就是滅霸的老家),木衛二有一個含氧的稀薄大氣,在10公里後的冰蓋之下是木衛二的液態海洋,被認為是除地球外太陽系最有可能存在生命的星球。雖然泰坦星表面的海洋並不是水,是液化甲烷和乙烷,將來可以為人類飛船補充能源,但是根據卡西尼號發回的探測數據顯示泰坦星地表下面存在地下還有,儲量比地球上多。
雖然地球不是儲水量最多的那個,但是地球是最生機勃勃的一個
宇宙探索未解之迷
水與氫、氧等一樣在宇宙中廣泛存在。就太陽系而言,太陽是不可能有水存在,即使有水,會馬上被分解成氫和氧原子。水星,幾乎沒有水;金星肯定有水,但是不會太多,並且以氣體的形式存在;地球富含水,而且數量驚人;火星有水,但大多以冰的形式存在,數量不會太多……這麼說來地球一定是擁有最多水的星球,其實未必,通常我們認為水是慧星帶的,那麼被慧星撞擊最多,體積龐大的木星、土星濃密的大氣下面應該擁有更多的水。而兩者比較可能木星擁有水的量會比土星更多。