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水资源与水工程学报

宇宙中的水资源有多丰富自大的人类终于发现,

如今,我们已经意识到宇宙的生命形式可能远远超过自己的想象。他们可能不是碳基生命,而是硅基生命或者氨基生命,抑或其他各种复杂的形式。它们可能不需要氧气来生存,也可能不需要地球这样的温度才能活下去。但是,唯有一点不能忽略,那就是水。

(图片说明:目前来看,水仍然是生命存在的一个必要条件)

孕育生命的溶剂

科学家相信,即使是再诡异的生命,其孕育都离不开一种良好的溶剂。溶剂允许更复杂的化学反应进行,也可以帮助生物新陈代谢,在生物演化的各个过程中都必不可少。而目前人类发现最好的溶剂,就是水。地球之所以能够孕育生命,和水有着分不开的关系。可以肯定,如果没有水,地球将是一颗死寂的星球。

我们一度相信地球有着得天独厚的优势,能够依靠广袤的海洋孕育出复杂的生态系统。可是,随着天文学的发展,科学家在越来越多的星球上都发现了水资源。更加令人惊讶的是,和这些星球相比,地球的水资源简直少得可怜。

仅仅在太阳系内,就有着许多天体,其含水量远远超过地球。比如我们经常提到的木卫二,就在地表以下拥有着一片液态海洋,其深度达到了100公里,是马里亚纳海沟的10倍。除了木卫二之外,像土卫六、土卫二、木卫三、海卫一的卫星甚至如冥王星、谷神星这样的矮行星,都拥有着丰富的水资源。而且,这些天体上的水资源都极有可能以液态形式存在,意味着水中的温度对于生命来说非常温和。

(图片说明:木卫二表面的羽状喷射物,其中的有机分子全部暴露在木星的强大磁场下)

那么,既然这些富水天体在太阳系中如此常见,是否意味着宇宙中本来就不缺少水呢?

地球真的得天独厚吗?

美国宇航局行星科学家Lynnae C. Quick博士最近带领着来自戈达德太空飞行中心的团队进行了这方面的研究,结果发现:拥有液态海洋的行星可能在银河系中非常常见。他们将本次研究的成果整理成题为《对系外行星火山运动频率及外恒星系冰火山影响的预测》的研究报告,并发表在了最近的太平洋天文学会刊物上。

(图片说明:海卫一地下海洋中的水可以在冰火山喷发时射到8000米高空)

Quick等人没有拘泥于在行星表面寻找水,而是考虑到了像木卫二和海卫一这样拥有地下海洋的天体。他们认为,这样的天体有着非常活跃的地质活动,会像木卫二一样经常出现羽状喷流的现象。Quick在此前的一份NASA新闻稿中就曾指出:这将是未来人类利用望远镜在系外行星寻找地下海洋的重要参考。

“木卫二和土卫二可以喷出水柱,让我们得以判断其冰壳下面有地下海洋,同时还拥有着将水喷出来的能量,这是我们已知的生命所需的两个要素。因此,如果我们认定这样的星球有可能是宜居的,那么一些更大的行星系统也将是宜居的。”她介绍说。

(图片说明:木卫二拥有的水资源可能比地球还要丰富)

宇宙中随处可见的海洋

虽然目前我们的望远镜还不足以直接观测到系外行星的羽状喷射物,但是通过建模分析,我们还是能够在一定程度上推测出遥远的宇宙深处行星拥有海洋的几率。他们选取了53颗系外行星,其中大部分都与地球非常类似,最大的一颗质量超过地球的8倍。接下来,他们尝试探究每一颗行星可能以怎样的形式产生热源以及释放出多少的能量。

根据对太阳系内这些拥有海洋的天体的研究,他们总结出了两种热源模式:

(图片说明:科学家模拟的土卫二内部结构示意图,用以说明其羽状喷射物的来源)

行星地壳和地幔中放射性元素衰变过程中产生的热量;来自其他天体引力(潮汐力)导致的星球内部扭曲变形过程中产生的热量。对于像地球这样的岩石行星来说,火山活动和板块运动所产生的大量热通过地壳和地幔释放出来。同样的情况也发生在木卫二、土卫二和海卫一上,不过它们表面的温度极低,所以只有一座一座的冰火山,当水冲出地表时已经冻结,形成了羽状喷射物;或者这些内部的热量会导致地表的冰壳移动来释放出去。不论是羽状喷射物还是冰壳移动,只要我们检测到这种天体释放出多少热量,就可以判断它们是否宜居。

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