太陽(yáng)系里有多少海洋星球?
在探索太陽(yáng)系和搜尋新世界的過(guò)程中,,美國(guó)航空航天局(NASA)在意想不到的地方找到了水,。水是我們?cè)诘厍蛞酝馑褜ひ司有乔蚝屯庑巧闹匾画h(huán),但它似乎還以令人驚奇的方式,,同許多看起來(lái)毫不相關(guān)的星球聯(lián)系在了一起,。 “近年來(lái),NASA的科學(xué)活動(dòng)已經(jīng)得出了一大批與水有關(guān)的驚奇發(fā)現(xiàn),,正激勵(lì)著我們繼續(xù)探索我們的起源,,以及宇宙中其他星球和生命的迷人可能性?!盢ASA首席科學(xué)家艾倫·斯托凡(Ellen Stofan)說(shuō),,“在有生之年里,我們極有可能找到這樣一個(gè)問(wèn)題的最終答案——在太陽(yáng)系甚至宇宙里,,我們是否孤獨(dú),?
水由氫和氧構(gòu)成,,都是宇宙中最豐富的元素。在恒星間巨大的分子云中,,在新生行星系統(tǒng)的物質(zhì)盤(pán)中,,在環(huán)繞其他恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的巨行星的大氣之中,天文學(xué)家都找到過(guò)水存在的跡象,。 天文學(xué)家認(rèn)為,,有幾顆星球在地表之下?lián)碛幸簯B(tài)水,還有更多的星球上,,水以冰或者水蒸氣的形式存在,。水存在于彗星和小行星之類的原始天體上,,也存在于谷神星(Ceres)之類的矮行星上。在木星,、土星,、天王星和海王星這4顆巨行星的大氣以及內(nèi)部,天文學(xué)家認(rèn)為也存在大量濕潤(rùn)的東西,,它們的衛(wèi)星和光環(huán)中也存在大量水冰,。 或許最讓人吃驚的水世界,是木星和土星的5顆冰衛(wèi)星:木衛(wèi)三(Ganymede),、木衛(wèi)二(Europa)和木衛(wèi)四(Callisto),,以及土衛(wèi)二(Enceladus)和土衛(wèi)六(Titan)。有強(qiáng)有力的證據(jù)顯示,,它們的地表之下存在海洋,。 借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡,科學(xué)家最近找到了確鑿證據(jù),,證明木衛(wèi)三擁有一個(gè)地下咸水海洋,,很可能夾在兩個(gè)冰層之間。 木衛(wèi)二和土衛(wèi)二擁有的地下液態(tài)水海洋,,則被認(rèn)為直接與富含礦物的巖石接觸,,或許擁有我們所知生命所需的3個(gè)要素:液態(tài)水、生物過(guò)程的關(guān)鍵化學(xué)元素,,以及生物可以利用的能源,。NASA的卡西尼(Cassini)探測(cè)器已經(jīng)揭示,土衛(wèi)二是一顆有著活躍冰噴泉的星球,。最近的研究顯示,,那里的地下海洋底部可能存在熱液活動(dòng),這種環(huán)境有潛力維持生物活動(dòng),。 NASA的航天器還在水星和月球處在永久陰影中的環(huán)形山坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)了水冰存在的跡象,。 在火星上,NASA的探測(cè)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了確鑿證據(jù),,表明液態(tài)水在久遠(yuǎn)的過(guò)去曾長(zhǎng)期存在于火星表面。好奇號(hào)火星車發(fā)現(xiàn)了一片遠(yuǎn)古河床,,曾經(jīng)存在適宜我們所知的生命生存的環(huán)境,。 最近,NASA的科學(xué)家利用地面望遠(yuǎn)鏡,,還估算出了火星在億萬(wàn)年的歷史上損失的水量,。他們的結(jié)論是,這顆行星曾經(jīng)擁有足夠的液態(tài)水形成一片海洋,,覆蓋火星北半球幾乎一半的地表,,在某些地區(qū)水深甚至超過(guò)1600米,。可是,,這些水都去哪兒了呢,? 很明顯,一部分水留在了火星極冠和地表以下,??茖W(xué)家還認(rèn)為,絕大多數(shù)火星的早期大氣都被來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子流剝離,,導(dǎo)致這顆行星逐漸干涸,。NASA的MAVEN探測(cè)器正環(huán)繞火星努力工作,追蹤這樣的氣體流失,。 了解水在太陽(yáng)系中如何分布,,向我們透露了大量細(xì)節(jié),有助于揭示行星,、衛(wèi)星,、彗星及其他天體在大約45億年前,如何從環(huán)繞于太陽(yáng)周圍的氣體和塵埃盤(pán)中誕生,??拷?yáng)的地方,要比遠(yuǎn)離太陽(yáng)的地方更熱更干,,因?yàn)橹挥欣涞阶銐虻某潭?,水才能夠凝結(jié)。這條分界線被稱為“凍結(jié)線”(frost line),,位于現(xiàn)在木星的軌道附近,。即使到了今天,這條界線也是大多數(shù)彗星上的冰開(kāi)始融化而變得“活躍”的地方,。 科學(xué)家認(rèn)為,,早期的太陽(yáng)系太熱,水無(wú)法在地球這樣的內(nèi)行星上凝結(jié)成液體或者冰塊,,因此地球上的水必定是后來(lái)才被帶過(guò)來(lái)的,,可能是彗星,也可能是含水的小行星,。NASA的曙光號(hào)(Dawn)探測(cè)器正在研究谷神星,,它是介于火星和木星之間的小行星帶中最大的天體。研究者認(rèn)為,,谷神星的化學(xué)構(gòu)成富含水分,,與太陽(yáng)系早期將水帶到地球等3顆巖石行星上的天體類似。 木星所含的水量是破解太陽(yáng)系形成之謎的關(guān)鍵失落環(huán)節(jié)。木星很可能是所有行星中最先形成的,,包含了絕大多數(shù)沒(méi)有被太陽(yáng)吞并的物質(zhì),。有關(guān)木星形成的主流理論,取決于這顆行星吞并了多少水,。為了破解這一謎題,,NASA的朱諾(Juno)探測(cè)器將從2016年年中開(kāi)始測(cè)量這一重要的數(shù)據(jù)。 觀測(cè)其他正在形成的行星系統(tǒng),,或許有機(jī)會(huì)讓我們一窺太陽(yáng)系的嬰幼兒時(shí)期,,而水在其中扮演著重要角色。比如,,NASA的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡(Spitzer Space Telescope),,已經(jīng)在一個(gè)年輕的恒星系統(tǒng)中觀測(cè)到了富含水分的彗星如雨一般落向內(nèi)側(cè)的跡象,很像是我們的太陽(yáng)系在年輕時(shí)經(jīng)歷過(guò)的行星大轟炸,。 在研究太陽(yáng)系外行星的過(guò)程中,,我們也越來(lái)越接近于確認(rèn),是否有其他像地球一樣的水世界存在,。事實(shí)上,,對(duì)于一顆行星是否適宜生命生存,我們的基本判據(jù)就與水緊密相關(guān):每顆恒星都有一個(gè)相應(yīng)的宜居帶,,在這個(gè)距離范圍以內(nèi),,行星表面的溫度既不太高也不太低,恰好允許液態(tài)水存在,。NASA專門(mén)尋找行星的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡(Kepler)就是據(jù)此設(shè)計(jì)的,,在多種類型的恒星周圍尋找宜居帶內(nèi)的太陽(yáng)系外行星。 開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡最近確認(rèn)的太陽(yáng)系外行星已經(jīng)超過(guò)1000顆,,它的數(shù)據(jù)證實(shí)銀河系里最常見(jiàn)的行星只比地球稍大一些,。天文學(xué)家認(rèn)為,這類行星中的許多可能完全被深海覆蓋,。作為開(kāi)普勒的后續(xù)任務(wù),,K2任務(wù)將繼續(xù)監(jiān)測(cè)星光,發(fā)現(xiàn)新的行星,。 NASA未來(lái)的TESS任務(wù)(凌星太陽(yáng)系外行星巡天衛(wèi)星)將在太陽(yáng)附近的明亮恒星周圍搜尋地球大小和超級(jí)地球大小的行星,。它將發(fā)現(xiàn)一些可能含水的行星,NASA的下一代大型空間望遠(yuǎn)鏡——韋布空間望遠(yuǎn)鏡(James Webb Space Telescope)將有能力仔細(xì)檢測(cè)這些特殊星球的大氣成分,。 我們很容易忘記,,地球上幾乎隨處可見(jiàn)的水,會(huì)和太陽(yáng)系乃至宇宙存在如此緊密的關(guān)聯(lián),。但我們的水來(lái)自某處,太陽(yáng)系內(nèi)每一顆星球上的水,都有著同一個(gè)起源,。所以,,下一次你喝水的時(shí)候,不妨想一想,,你喝下去的水可能曾是一顆彗星的一部分,,可能與火星表面早已消失的海洋同源。而下一次抬頭仰望星空的時(shí)候,,也不妨想一想,,夜空中或許到處都是跟地球一樣的行星,那里也有浪花在拍打著外星球的海岸,。 |
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