太阳系中储水量最大的天体是哪个?

王云龙


下面两张图是科学家对于太阳系内天体含水量理论计算后的结果:


可以明确看到,木卫三虽然体积比地球小的多,但是含水量却是最多的。地球个头虽然大,甚至海洋面积占地球总面积的71%,但是含水量却仅仅排在第7位。



地球的水主要分布在地表,而木卫三的水地表和地下都存在,整个星球1/8都是水,比地球还是名副其实的水球。只不过由于木卫三等卫星表面寒冷,表面的水都是以固态形式存在。不像地球上表面水以液态形式存在,在外太空看着蓝蓝的,很想一颗水做的球。



科学家猜测这些含水的星球,内部都可能会存在液态海洋。特别是一些还有地质喷发活动的三颗卫星:木卫一、海卫一和土卫二,表层之下存在液态海洋的可能性最大,因此它们上面存在生命的可能性也很大。不过,就算它们上面没有生命,但是如果真的有液态海洋,那么我们人类是否可以通过望里面释放一些可以在极端环境下生产的微生物生命对它们进行改造呢?


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先上个图。看了你就一目了然了。

很显然,地球从太空中看上去虽然像一个大水球,然而它的含水量在太阳系的大型天体中也算不上多,几乎可以说是倒数了。木卫三只是颗卫星,然而含水量却相当于20多个地球的水量,就连小小的木卫二的含水量都比地球大了一倍。而比月球还小得多的冥王星的含水量竟然和地球差不多,可见我们地球人真不能自诩为水资源丰富呀!

地球上约有四分之三的面积覆盖着水,总体积约有13亿8600万立方千米,其中96.5%分布在海洋,从太平洋上空看上去,地球就像一颗水球无疑。然而这只是一种假象,因为地球温度适宜又有大气层,所以水可以液态存在于地球表面,所以看上去地球就像一个大水球了。

但是真正有涵养的人都是深藏不露的,像木卫三、土卫六、木卫二、木卫四等等星球,它们都是将水长在了地表之下的,它们的表面大都是岩石和冰晶形成的冰盖,特别是木卫二和木卫四非常典型,而在它们厚厚的冰盖之下则是液态水的海洋,其冰盖厚度在1到200公里之间,而冰盖之下的海洋则可以深达几百公里,所以他们实际上才是真正的水球。而地球上海洋的平均深度不过才5000米罢了,这样说起来,地球如此炫耀自己的水资源,未免有些太张扬了啊!



不过太阳系中水化合物最丰富的星球并非上图中的木卫三,而是土星或者天王星中的一个,由于这两颗星球巨大的质量,而且它们又是非常寒冷的星球,水分子可以凝聚成冰晶颗粒存在于上面,比如土星环物质90%都是冰块儿,由于土星和天王星的质量都比地球大得多,所以水化合物的总量就会很多了,不过这两个星球上都没有液态水的存在,液态水最多的星球还是木卫三。


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太阳系除了太阳老大占了99.86%的质量,还有0.14%的质量被八大行星、已发现的5颗矮行星、173颗卫星和数以亿计的小行星瓜分。其中占主要比重的是八大行星。地球是个具有空气和水资源的类地星球,是太阳系唯一具有生态环境生命摇篮。

目前可以肯定的是,液态水应该是地球上最多的,但如果包括固态水,总量最多的还认为是地球的话,那就大错特错了。

实际上,在八大行星及其附属的天然卫星算起来,地球的水量顶多可以占到倒数第四,就是除了水星、金星、火星这几个类地行星,哪一个行星也比地球的水量要多。甚至被开除出了行星资格的冥王星,含水量也比地球要多。听到这个消息,你会大吃一惊吗?

地球的水量总体积约有13亿8600万立方千米,其中96.5%分布在海洋,淡水只有3500万立方千米左右。而据科学家测算,天王星很可能是太阳系水含量的老大。

天王星的总质量约为地球的14.5倍,其主要成分是氢和氦,还有大量的冰,这些冰是由水、氨、甲烷构成,虽然还无法精确的计算出这些冰的总含量,但根据模型估算,天王星的水冰重量大概为地球水质量的9.3-13.5倍之多。

排行老二的恐怕就是土星了。土星虽然是个气态行星,主星上有没有水有多少姑且不论,它那个美丽的土星环所含的水量就可以秒杀地球了。

土星光环由95%的冰构成,其余的5%是一些石块和化合物,还有一些尘埃。土星光环虽薄,但宽度和宏大却很惊人,直径是地球的180倍,而宽度是地球的三、四十倍。科学家估计里面的含水量远远高于地球。

美国NASA的科学家Steve Vance,把太阳系各个星球(含卫星及矮行星)的水资源总量做过一个计算,把一些水量较大的星球含水量形象的做成一个水球模型,这个水球的直径地球只排名在第七位,土卫三、土卫六、木卫四、海卫一、木卫二都大于地球,而且还不包括水量最多的天王星和土星。

尽管这个模型并不一定很准确,但至少说明了地球的水量在太阳系所有星球中算不上很突出。

迄今为止,太阳系还没有发现地球以外存在生命迹象,更没有人类这样的文明。

所以说在太空中,并不一定是有水有空气就能生成和繁衍生命,地球的生命出现除了具有人类认为得天独厚的宜居条件外,还充满了偶然性和奥秘性,等待人类去发现和挖掘。


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首先,太阳系中以水命名的“水星”几乎没有水,但因为其名字可以误导许多对天文一无所知的普罗大众,他们甚至以为整颗水星都是水,所以必须一开始就说清楚。水星是离太阳最近的行星,其昼半球热的离谱,是没有水存在的,不过现在有探测在水星极地的环形山中还是有些水冰的存在,因此水星还是有水的,但是这点水和其他行星比并不太拿的出手。

接下来人们都知道蓝色的地球有百分之七十被海洋覆盖,按理说是颗“水球”,但是地球上的海洋最深处才一万多米,这点深度仅有地球半径的六百分之一。因此把地球的水全部抽出来变成一个球体,其直径还不及月球的一半大,如下面这张图所示:

除了水星和地球,内太阳系的金星、火星、月球、小行星带天体都有微量的水,但远不足以参与水量的排名。

在外太阳系,木星和土星体积庞大,按水的绝对数量,应该排太阳系的头两位,甚至木星卫星欧罗巴(即俗称的“木卫二”)上的储水量比地球还多。土卫二也是向太空喷发水雾的明星天体,此外土星明亮的光环的主要成份也是水冰。

这里需要说明的是,土星和木星水多主要是因为块头大,但是水的比例占整个星体的成份是很少的,因此现在的天文学家将土星和木星的分类为“气体巨星”,以区别于传统的“类木行星”中的天王星和海王星,后两颗的水冰含量远超其他成份,有厚厚的冰幔,现在被称作“冰巨星”

太阳系的冰巨星公认的就两颗天王星和海王星,其中海王星的质量比天王星要大些,因此冰巨星之王是海王星,不愧被冠以“海王”之名。当然冰巨星中的“冰”不一定就是水冰,也指氨和甲烷等类冰物质,不过总体而言冰巨星的水冰含量是超丰厚的。

然后冰巨星之外就是寒冷的柯伊柏带和奥尔特云区域,这里有大量的冰物质构成的矮行星和彗星,甚至不少科学家甚至想象内太阳系的地球上的水的主要来源就是这里的富水天体。不过这里的天体并不算大,因此单个而言的储水量并排不上号。


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太阳系中储水量最大的天体很可能不是地球

地球是目前太阳系内唯一表面有海洋(大量的液态水)的天体,这是因为地球离太阳的距离不远不近,地球表面的温度不高不低,可以让水以液态的形式存在。

如果不限于表面,把内部也算进去,那么太阳系很多天体都可能有大量的水。

这其中包括一些天然卫星,比如木卫二、土卫二、木卫三、木卫四等;还有一些矮行星,比如谷神星、冥王星等;行星当中,火星上是有水的,而且火星过去可能有过海洋,虽然现在基本只能到地下去找水了,找到浅层的水源对将来人类的火星任务会很有帮助。

↓有和可能有海洋的太阳系内天体,图自NASA↓

另外有一些天体可能存在其他形式的“水”,比如柯伊伯带天体往往含有冰,有研究人员认为在天王星、海王星等行星的内部可能有某种形式的“水”存在。

目前很有希望找到液态海洋是木卫二(欧罗巴),科学家已经多次观测到木卫二表面喷出的水汽。本周一发表的最新研究表明*,二十年前的一个探测器就曾遇到过这种水汽喷流。

这些观测表明木卫二表层下有一个巨大的地下海洋,估计其储存的水量两倍于地球上的海洋。

↓木卫二喷出的水汽,Image credit: NASA / ESA / W. Sparks, STScI / USGS Astrogeology Science Center↓

↓木卫二的地下海洋以及巨大的水汽喷流的艺术想象图,Image credit: NASA / JPL-Caltech↓

大家都知道,在野外寻找水源并不容易,找合适的地方打井取水也不太容易,在地球上尚且如此,其他天体离我们相当远,我们要想确定上面有没有水,什么地方有水就更不容易了,所以一些关于太阳系天体里有多少水的排名,实际上有很多不确定性,有些现在甚至连有没有液态水都没法肯定。

这就是为什么我们要继续探测太阳系天体,比如美国宇航局将在未来发射一个叫“欧罗巴快帆船”的探测器去探索木卫二上的海洋。

↓欧罗巴快帆船探测器飞临木卫二欧罗巴的艺术想象图,图自NASA↓

*研究论文链接,https://www.nature.com/articles/s41550-018-0450-z

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乔小海


上海科技报科普问答主持人:主任记者吴苡婷


很多人看到这个问题,第一感觉就是地球,我们的地球从太空俯视,是一个蓝色星球,因为我们地球上的71%部分都是海洋。地球的总深度在8公里左右。地球的水量约为地球总质量的3600分之一。相当壮观,而地球也是太阳系中唯一存在生命的星球。


但是我们的地球在太阳系中也不算是大个头,水量也不算是最多的,事实上有几个天体的储水量是大于地球的。


首先就是土星,土星是一个气态星球,大部分成分都是氢气,内部核心处由岩石和冰块组成。土星的体积为地球的740倍,土星和太阳是太阳系中的两个巨无霸,两个星球主要成分都是氢气,只不过太阳是恒星,它的氢气是燃烧的,不停地进行着核聚变。而土星的氢气是静止的,温度很低,以行星的姿态存在着。土星的水都存在于土星环中,里面主要的成分就是密密麻麻的碎冰块,。它们的直径很小,从几厘米到几十厘米不等,土星环超级大,科学家测算,它的面积可容纳大约10亿个地球,让人叹为观止,所以土星环上的储水量大大超过地球。



另外,要说说木卫2,这是木星的第四大卫星。木卫2的个头比月球小一些。木卫2被厚厚的冰层覆盖,是一个非常光滑和闪亮的星球,非常漂亮。科学家估计它的冰层有50公里那么深,要比地球上海洋的深度深得多,而在厚厚的冰层下面有一个太阳系最大的液态水海洋。所以综合来看,木卫2的储水量是超过地球的。



科坛春秋精选


太阳系行星中储水量最大的天体就是我们地球,地球表面70%是被水复盖,称得上一个水球,人类在水球环境中生活,取之不尽,用之不竭,大自然造福人类。



夏天的雨643289712


太阳系中储水量最大的星球当然不是地球。

追溯到太阳系形成早期,水来自于形成太阳系的分子云中,组成水分子的氢与氧,这在宇宙间真的很常见,而且氢更多。所以,太阳系中,无论哪个天体上有液态水,我们都可以喝,因为与地球水同源,没事的,设想一下,在未来,矿泉水公司打个商标,“冥王星天然矿泉水”、“欧罗巴天然地下深层水”.......

下面来看看究竟有哪些星球上有水呢,且是液态水呢?

(图为:木卫三盖尼米得星)

冥王星(可能存在地下海洋)、海卫一(地表有火山地貌,虽然环境寒冷,地下可能由于潮汐加热缘故而存在液态海洋)、土卫一(可能存在地下海洋)、土卫六(可能存在地下的咸水海洋,不大可能维持生命存在,生命诞生潜力较小)、土卫二(可能存在地下局域性的海洋),还有木卫四、木卫二、三。

目前,数据仅是猜测与可能,并没有百分之百的确定下来其含水量,还需进一步的观测。但是,木、土二星的部分卫星,有确凿的证据显示上面存在地下液态海洋,且储水量丰富,比如土卫六泰坦星、木卫二欧罗巴星、木卫三盖尼米得星。

其中最为确定的是木卫三,分析在冰层之下,存在一个巨大的咸水海洋,含水量远远超过地球。并最有可能跻身太阳系含水量最大星球之列,目前来看,是这样的。


一枚游戏科幻迷


水虽然被称为“生命之源”但是其在宇宙中的分布并不稀少,先不说宇宙中流浪的彗星,太阳系内部就有很多有水的星球


太阳系存在水(固态冰也算)的星球有很多 单论储水量的话第一名是太阳系边缘的天王星,天王星大气的主要成分是氢和氦,还有水和氨,甲烷等物质结成的冰,科学家估计天王星的水储量是地球总质量的9.3到13.5倍。

储水量第二的星球是土星,土星的水全在土星环里,全部以冰的形式存在,如果把土星环中的水全部提取出来其质量也是远胜地球的两极和海洋的。

储水量第三的是木卫三,其冰盖之下是咸水海洋,水量是地球的30多倍,其他有水或者有冰的星球还有很多,足以说明水资源在宇宙中并不稀有,只不过宇宙中的水都是重水和超重水,用来造原子弹不错但是要是直接饮用的话是会死人的。

有水就有可能有生命的存在,目前拥有液态水并且有可能最有可能存在生命的是木卫二欧罗巴星和土卫六泰坦星(

就是灭霸的老家),木卫二有一个含氧的稀薄大气,在10公里后的冰盖之下是木卫二的液态海洋,被认为是除地球外太阳系最有可能存在生命的星球。

虽然泰坦星表面的海洋并不是水,是液化甲烷和乙烷,将来可以为人类飞船补充能源,但是根据卡西尼号发回的探测数据显示泰坦星地表下面存在地下还有,储量比地球上多。

虽然地球不是储水量最多的那个,但是地球是最生机勃勃的一个


宇宙探索未解之迷


水与氢、氧等一样在宇宙中广泛存在。就太阳系而言,太阳是不可能有水存在,即使有水,会马上被分解成氢和氧原子。水星,几乎没有水;金星肯定有水,但是不会太多,并且以气体的形式存在;地球富含水,而且数量惊人;火星有水,但大多以冰的形式存在,数量不会太多……这么说来地球一定是拥有最多水的星球,其实未必,通常我们认为水是慧星带的,那么被慧星撞击最多,体积庞大的木星、土星浓密的大气下面应该拥有更多的水。而两者比较可能木星拥有水的量会比土星更多。


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