一个充满水的星球,如果距离恒星太远,是不是就会变成一个冰球呢?

时间史


水这种物质在宇宙中是一种普遍的存在,在太阳系中也是比比皆是的,所以太阳系中的很多星球上都有大量的水。虽然我们所在的地球表面有71%的面积都被海洋所覆盖,但是地球却并不是一个富水星球,很多体积比地球小得多的星球的水资源量都比地球要多得多。


太空看太平洋中心视角的地球↑

地球和其他一些星球中水和星球体积的比例↑

比如木卫二、木卫三、木卫四、土卫六、冥王星、海卫一等等,虽然这些星球都比地球体积和质量小得多、但却都比地球上的水量多得多,以木卫二为例,美国航空航天局2016年9月依靠朱诺号木星探测器测得的数据认为木卫二的水量至少是地球的两倍,总水量近30亿立方公里,然而木卫二的质量都还不如月球大,只有地球的1%左右。

木卫二就可以说是一个冰冻星球,它的表面是厚达数十甚至上百公里的冰盖,冰盖之下则是上百公里深的海洋,天文学家们认为木卫二地下的海洋使得其表层的冰盖和内部的核心分离开来,因此这个星球的内核的自转和表层的自转速度并不相同。



太阳系中一些个头较小的星体也有很多的水,比如土卫五,它的个头只有月亮的1/10,地球的1/500,然而它上面的水量一点儿不比地球少。

我们都知道太阳系中有着数量众多的彗星,其实彗星更是富含水的一种星体,它们通常是由尘埃和水冰结合而成的小天体,所以才会在靠近太阳的时候,由于水蒸气的蒸发而形成长长的彗尾,由于水含量很多,而且多是冰雪的状态,彗星也常被称为“脏雪球”,我们也可以把它理解为一个冰球。



必须指出的是,太阳系中富含水的星球多在小行星带之外,这是因为太阳系阳光照耀下液态水的冻结线在小行星带中,大概处于小行星在中间的位置,在这个范围以内,太阳光照射下物质的受热温度较高不易冻结,因此水蒸气会被以气态的形式吹到冻结线之外,小行星带内太阳系的星体也就多是由尘埃和岩石组成的了,所以水星、火星、月球等都是沙漠似的星球,金星表面情况未知,一般认为金星上水也非常缺乏。而我们的地球有液态水的海洋是由于有浓厚的大气层,并有磁场保护,不过即便如此,地球上的水也大都不是原本就有的,而是被外太阳系的一些富含水的彗星和小行星带过来的。



科普大世界


在天文学中有一个冻结线的概念,由于离恒星越远受到的太阳的辐射热就越少,有一个离恒星的最小距离可让易挥发的物质(水、甲烷等)凝固。这个最小的距离就被称为冻结线,也可称为雪线。一般这里的温度为-130~-90℃。


图:太阳系结构

在太阳系中这个位置大约在2.7~5天文单位,即火星到木星的小行星带的位置。

太阳系形成时,由于冻结线以内的温度较高,水、氨和甲烷等物质不易凝结,会被太阳风吹到冻结线以外的位置。故此,内太阳系剩下的都是不易挥发的岩石类物质,这些物质在整个原始的太阳星云中占比很小,形成的行星都是质量较小的岩石行星。

图:木卫二

图:木卫二结构


冻结线以外的很多天体都有大量的水分,例如木卫二的外科完全由冰和水覆盖,并深达上百千米,虽然质量只有地球的0.8%,但其水量是地球的两倍多。位于小行星带的谷神星质量只有地球的0.015%,但它的含水量比地球的淡水总量都还多。

图:彗星

内太阳系岩石行星上的水大部分都是由冻结线以外的彗星或小行星撞击带来的。由于地球的质量、磁场和大气比较适合锁住水分,这就是内太阳系行星中只有地球拥有海洋的原因。

图:地球和火星


讲科学堂


可以从热平衡角度衡量,此时主要的吸热和散热都是热辐射(对于宇宙中的星球,热对流热传导都是不存在的)。吸收辐射大于对外发射辐射就会越来越冷,反之就会越来越热。但是,如果与恒星距离不变的话,温度最终会恒定不变,也就是吸放热达到平衡。

存在某个距离D,使得轨道在该范围内的是水球,范围外的是冰球。

当然了,考虑到自传周期问题,也存在轨道在D范围内但是向行星面是水球,背面是冰球的可能。但D单位之外的,无论哪个面都只能是冰球。



我的人生啊慢半拍


答案是肯定的,具体可以参考雪彗星。宇宙空间的温度是非常低的,接近绝对零度。水球在没有获得外界能量做工的时候,总是会向外散发热量。(两个温度不同的物体接触时,热量会自发地从高温物体传向低温物体)

这也就导致了水球温度不断降低,当温度达到凝固点的时候,水球也就变成了冰球。


她们叫我小鱼


当然会是冰球 别说离太远 太阳照不到的地方都是常年冰山 比如北极南极


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