地球是太陽系中唯一一顆在星球表面廣泛存在液態(tài)水的星球,以至于從太空中俯瞰,會讓人覺得地球就像是一顆主要由水構(gòu)成的星球一樣,然而地球上的液態(tài)水儲量,其實并沒有看上去那么多,為方便理解這一點,我們不妨來看一組數(shù)據(jù)。 測量數(shù)據(jù)表明,地球海洋平均深度約為3.8公里,最深處大約11公里,而地球的半徑卻有大約6371公里,也就是說,就算是地球海洋最深的地方,其深度也不及地球半徑的千分之二。 需要知道的是,對于一顆星球而言,液態(tài)水除了可以存在于其星球表面之外,還可以存在于它的內(nèi)部,實際上,在太陽系已知的眾多星球之中,地球的液態(tài)水儲量只能排到第五名,而第一名則是另一顆星球——木衛(wèi)三(Ganymede)。 (↑已知太陽系液態(tài)水儲量排名前10的星球,注意是倒序,其中ZL是一個體積單位,根據(jù)定義,1ZL為10^21升,也就是10^18立方米) 作為木星最大的天然衛(wèi)星,木衛(wèi)三的半徑約為2631公里,比水星還要大一點,根據(jù)科學(xué)家的計算,這顆星球的液態(tài)水儲量約為3540億億(3.54 x 10^19)立方米,堪稱是太陽系的“超級大水庫”,與之相比,地球的液態(tài)水儲量只有大約133.5億億(1.335 x 10^18)立方米,甚至比不上它的零頭。 那么,科學(xué)家是如何計算出木衛(wèi)三擁有如此多的液態(tài)水呢?其實這是根據(jù)實際探測數(shù)據(jù)再結(jié)合相關(guān)理論給出的結(jié)果。簡單來講,科學(xué)家先是通過探測器傳回的數(shù)據(jù),計算出木衛(wèi)三的密度約為1.936克/立方厘米,而如此低的密度就意味著,構(gòu)成它的物質(zhì)中有大量的水。 (↑木衛(wèi)三) 在此之后,科學(xué)家根據(jù)木衛(wèi)三的重力場特征、轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù),計算出這顆星球有大約60%的巖石物質(zhì),而其余的物質(zhì)則都是水,考慮到木衛(wèi)三圍繞木星公轉(zhuǎn)時,木星引力的潮汐加熱作用,以及木衛(wèi)三的核心可能存在的放射性元素在衰變時釋放出的熱量,科學(xué)家認(rèn)為,木衛(wèi)三內(nèi)部的熱量,很可能可以支持水以液態(tài)的形式大量存在。 另一方面來講,木衛(wèi)三表面廣泛存在的水合物也支持這一觀點,因為它們只可能在有液態(tài)水存在的環(huán)境生成,而木衛(wèi)三表面的溫度可以低至零下160攝氏度,根本就不允許液態(tài)水的存在,所以一個合理的解釋就是,這些水合物形成于木衛(wèi)三內(nèi)部的液態(tài)水環(huán)境,并通過其內(nèi)部物質(zhì)的運(yùn)動來到星球表面。 除此之外,木衛(wèi)三的極光環(huán)震蕩現(xiàn)象還提供了更加詳細(xì)的參考,簡而言之,由于木衛(wèi)三擁有自己的磁場,因此它的極光環(huán)會受到木星磁場和自身磁場的雙重作用,如此一來,在其圍繞木星的過程,隨著木星磁場的變化,木衛(wèi)三極光環(huán)的位置就會發(fā)生周期性的變化,這就被稱為極光環(huán)震蕩。 從理論上來講,如果木衛(wèi)三內(nèi)部存在液態(tài)水,就會部分抵消這種震蕩的幅度,液態(tài)水越多,抵消的幅度越大。根據(jù)理論上的計算,在內(nèi)部不存在液態(tài)水的情況下,木衛(wèi)三的極光環(huán)震蕩幅度應(yīng)為5.8(±1.3)度,而實際探測數(shù)據(jù)表明,它的震蕩幅度其實是2.2(±1.3)度。 所以這就清楚地表明了,木衛(wèi)三內(nèi)部存在由大量液態(tài)水形成的“地下海洋”,科學(xué)家也據(jù)此計算出了木衛(wèi)三的液態(tài)水儲量,進(jìn)而確定了太陽系中的這個“超級大水庫”的存在。可以想象的是,木衛(wèi)三如此多的水資源,很可能將會為人類未來的星際探索提供很大的幫助。 順便講一下,科學(xué)家普遍認(rèn)為,在木衛(wèi)三的“地下海洋”之中,應(yīng)該存在著與地球類似的海底熱液系統(tǒng),而這種系統(tǒng)也被認(rèn)為是地球生命的潛在起源地之一,因此一個迷人的猜測就是,在那里,或許有外星生命存在。 |
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