太空探索:太陽系中豐富的水對生命意味著什麼?

太空探索:太陽系中豐富的水對生命意味著什麼?


太空探索:太陽系中豐富的水對生命意味著什麼?


當美國宇航局最近發現潛伏在土星的小衛星土衛二和木星的木衛二表面下的海洋的新細節時,有很多令人興奮的事情。為什麼興奮?那麼,在地球上,你有水,能量和營養,你就有生命。那麼為什麼生活在這些世界上呢?

由於卡西尼號太空船的測量結果,我們已經知道土衛二有一個深埋在其表面下方的海洋。現在很可能在海洋的基礎上,熱液噴口正在積極地將營養和能量噴射到黑暗的海洋深處。通風材料驅動化學反應,深入海洋,釋放分子氫,最終從我們觀察到的巨型間歇泉中帶走月球。

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木星的冰冷的月亮歐羅巴也早已被認為擁有一個地表海洋,其含有的液態水比整個地球上的水更多。與土衛二一樣,人們認為歐羅巴海洋的基部可能具有熱液活動特徵,因此它可能是生命發育和繁榮的合適場所。結果將歐羅巴和土衛二的關係比以往任何時候都更緊密。用哈勃太空望遠鏡 對歐羅巴進行的觀測顯示,兩次間歇噴發的噴發表明,2014年水面噴射到月球表面以上50公里,2016年噴射100公里。

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水,到處都是水!當我們看到其他行星時,我們看不到海洋,沒有湖泊,也沒有河流。在過去,我們傾向於認為水是稀缺和寶貴的資源。但隨著我們更多地瞭解我們在宇宙中的位置,我們越來越意識到水無處不在。

我們銀河系中大約75%的原子都是氫,它是宇宙中最常見的元素。氧氣是太空中第三個最常見的元素,雖然只佔所有原子總和的1%左右。水(H 2 O)由兩個氫原子和一個氧原子組成。因此,毫無疑問,水無處不在,也不會在我們的行星系統的形成和演化中發揮關鍵作用。

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讓我成為一個星球!

當我們的太陽形成時,太陽系的行星和其他碎片從塵埃,冰和氣體的圓盤周圍生長。最接近原太陽的材料非常熱,只有最難處理的元素和化合物(熔點和沸點最高的那些)才是固體。

在更遠的距離,溫度更低,更多的材料可以凍結,增加了在所謂的原行星盤上漂浮的大量固體材料。

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最終,距離太陽的距離比地球多幾倍,溫度足夠冷,水要堅固,這個點叫做“冰線”或“雪線”。除此之外,水冰構成了大量的固體材料。隨著更堅固的物質,遙遠的行星的生長速度遠遠超過它們的陸地表兄弟。

土星,天王星和海王星的核心,可能是木星的核心,是那些行星氣態大氣聚集的種子。磁盤中的灰塵和氣體逐漸粘在一起,生長形成越來越大的磁芯。

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最終,達到了一個臨界質量,此時不斷增長的原行星的引力可以從它們周圍的氣體進入盤中,使它們膨脹成我們今天看到的巨人。那些核心仍然存在,冰和岩石的龐然大物是地球質量的十倍,籠罩在廣闊的大氣中。

這導致了一個有趣的可能性。在天王星和海王星的雲層之下,溫度和壓力似乎可以使核心材料分化,最重的材料(金屬)下沉到中心,被一堆揮發性物質包圍 - 主要是水和氨。就像地球的地幔一樣,這種物質很可能是熔化的 - 不像我們想象的那樣是海洋,但肯定不是堅硬的堅硬岩石。

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太陽系深處的冰冷碎片!

年輕太陽系中的大量冰塊並非都被巨行星所吞噬。這些世界中的每一個(木星,土星,天王星和海王星)都伴隨著一群數十顆衛星,其大小範圍從大於月球的物體到僅幾米或幾公里的物體。

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多年來,人們認為冰冷的衛星只是那個 - 冷凍的外殼,堅固到它們的核心。但近年來,這一想法逐漸被更新,更令人興奮的範式所取代。這些衛星表面的水是固體 - 在許多情況下像花崗岩一樣堅硬。但是在他們的內部深處,潛伏著潛入的海洋。

確定的第一個這樣的海洋是木星月球歐羅巴冰下的海洋,這個世界大約是我們月球的大小。但歐羅巴並不孤單。從結果伽利略號太空船,其運行軌道木星八年在90年代末和21世紀初,發現誘人的暗示兩個木星的其他大衛星,的木衛三和木衛四,還可容納深埋海洋。

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隨後是卡西尼號對土星的任務。土星最大的衛星泰坦擁有濃厚的大氣層,卡西尼號在抵達系統時部署了惠更斯著陸器,在雲層中降落傘,看看潛伏在下面的東西。

答案是湖泊,河流和雨水。但不是液態水。寒冷的泰坦表面上的冰比花崗岩更堅硬。相反,泰坦的表面具有液態甲烷和乙烷以及大而緩慢下降的甲烷雨滴。

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最近,卡西尼號測量結果顯示土衛六上的乙烷和甲烷海洋可能不是那裡唯一的液體。就像歐羅巴一樣,有證據表明在月球表面深處埋藏著鹹水海洋。由於液態水遠離地球,所以它越來越明顯,它可能在整個太陽系中很常見。

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太陽系外太陽系中的衛星似乎不僅存在液態水。最近的研究表明,最大的小行星Ceres可能就像冥王星一樣擁有這樣的海洋。還有數以百萬計的其他冰冷的屍體在那裡等著被探索。

太陽系內部的水!

所有這一切使我們離家更近,到太陽系內部。我們知道地球有水,雖然它比我們迄今為止所討論的物體更乾燥。這實際上並不令人意外。地球在原行星盤的溫暖部分形成,位於“雪線”內的一個位置。事實上,地球水的起源多年來一直是天文學家的難題。

地球的水很可能是通過沖擊從太陽系較冷的地方輸送的,很可能來自小行星帶的外圍。通過轟炸進行的交付也將針對火星和金星。有越來越多的證據表明,火星和金星曾經像地球一樣擁有海洋 - 直到變幻莫測的時間才能造成損失。在太陽系形成以來的45億年中,太陽的發展明顯更加明亮。結果,金星變得越來越溫暖,直到它的海洋沸騰,數億年前。

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相比之下,火星逐漸凍結,在地球表面的化學風化和太陽風和輻射的剝離作用的共同影響下失去了大氣層。水仍在那裡,但不再是行星海洋的形式。

可居住的世界!

所以回到歐羅巴,土衛六和土衛二,他們的海洋被埋在數十或數百公里的冰層之下。那些世界可以適合居住嗎?當然。隨著每一年的過去,我們會收集更多的證據,指出這個方向。那裡有生命嗎?同樣,這是可能的,但這裡有一個問題。

所有這些地點都在我們的家門口,然而他們身上的任何生命都埋沒得如此之深,以至於我們無法找到它。這樣做幾乎肯定需要著陸器,在冰層下鑽到下面的海洋 - 這是一項極具挑戰性的任務。

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這對其他地方的生活意味著什麼?好吧,如果我們的太陽系告訴我們什麼,那就是我們的宇宙浸透在水中。從字面上看,到處都是水。也許,只是也許,這暗示我們可能不會像我們想象的那樣孤獨。


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