一個充滿水的星球,如果距離恆星太遠,是不是就會變成一個冰球呢?

時間史


水這種物質在宇宙中是一種普遍的存在,在太陽系中也是比比皆是的,所以太陽系中的很多星球上都有大量的水。雖然我們所在的地球表面有71%的面積都被海洋所覆蓋,但是地球卻並不是一個富水星球,很多體積比地球小得多的星球的水資源量都比地球要多得多。


太空看太平洋中心視角的地球↑

地球和其他一些星球中水和星球體積的比例↑

比如木衛二、木衛三、木衛四、土衛六、冥王星、海衛一等等,雖然這些星球都比地球體積和質量小得多、但卻都比地球上的水量多得多,以木衛二為例,美國航空航天局2016年9月依靠朱諾號木星探測器測得的數據認為木衛二的水量至少是地球的兩倍,總水量近30億立方公里,然而木衛二的質量都還不如月球大,只有地球的1%左右。

木衛二就可以說是一個冰凍星球,它的表面是厚達數十甚至上百公里的冰蓋,冰蓋之下則是上百公里深的海洋,天文學家們認為木衛二地下的海洋使得其表層的冰蓋和內部的核心分離開來,因此這個星球的內核的自轉和表層的自轉速度並不相同。



太陽系中一些個頭較小的星體也有很多的水,比如土衛五,它的個頭只有月亮的1/10,地球的1/500,然而它上面的水量一點兒不比地球少。

我們都知道太陽系中有著數量眾多的彗星,其實彗星更是富含水的一種星體,它們通常是由塵埃和水冰結合而成的小天體,所以才會在靠近太陽的時候,由於水蒸氣的蒸發而形成長長的彗尾,由於水含量很多,而且多是冰雪的狀態,彗星也常被稱為“髒雪球”,我們也可以把它理解為一個冰球。



必須指出的是,太陽系中富含水的星球多在小行星帶之外,這是因為太陽系陽光照耀下液態水的凍結線在小行星帶中,大概處於小行星在中間的位置,在這個範圍以內,太陽光照射下物質的受熱溫度較高不易凍結,因此水蒸氣會被以氣態的形式吹到凍結線之外,小行星帶內太陽系的星體也就多是由塵埃和岩石組成的了,所以水星、火星、月球等都是沙漠似的星球,金星表面情況未知,一般認為金星上水也非常缺乏。而我們的地球有液態水的海洋是由於有濃厚的大氣層,並有磁場保護,不過即便如此,地球上的水也大都不是原本就有的,而是被外太陽系的一些富含水的彗星和小行星帶過來的。



科普大世界


在天文學中有一個凍結線的概念,由於離恆星越遠受到的太陽的輻射熱就越少,有一個離恆星的最小距離可讓易揮發的物質(水、甲烷等)凝固。這個最小的距離就被稱為凍結線,也可稱為雪線。一般這裡的溫度為-130~-90℃。


圖:太陽系結構

在太陽系中這個位置大約在2.7~5天文單位,即火星到木星的小行星帶的位置。

太陽系形成時,由於凍結線以內的溫度較高,水、氨和甲烷等物質不易凝結,會被太陽風吹到凍結線以外的位置。故此,內太陽系剩下的都是不易揮發的岩石類物質,這些物質在整個原始的太陽星雲中佔比很小,形成的行星都是質量較小的岩石行星。

圖:木衛二

圖:木衛二結構


凍結線以外的很多天體都有大量的水分,例如木衛二的外科完全由冰和水覆蓋,並深達上百千米,雖然質量只有地球的0.8%,但其水量是地球的兩倍多。位於小行星帶的穀神星質量只有地球的0.015%,但它的含水量比地球的淡水總量都還多。

圖:彗星

內太陽系岩石行星上的水大部分都是由凍結線以外的彗星或小行星撞擊帶來的。由於地球的質量、磁場和大氣比較適合鎖住水分,這就是內太陽系行星中只有地球擁有海洋的原因。

圖:地球和火星


講科學堂


可以從熱平衡角度衡量,此時主要的吸熱和散熱都是熱輻射(對於宇宙中的星球,熱對流熱傳導都是不存在的)。吸收輻射大於對外發射輻射就會越來越冷,反之就會越來越熱。但是,如果與恆星距離不變的話,溫度最終會恆定不變,也就是吸放熱達到平衡。

存在某個距離D,使得軌道在該範圍內的是水球,範圍外的是冰球。

當然了,考慮到自傳週期問題,也存在軌道在D範圍內但是向行星面是水球,背面是冰球的可能。但D單位之外的,無論哪個面都只能是冰球。



我的人生啊慢半拍


答案是肯定的,具體可以參考雪彗星。宇宙空間的溫度是非常低的,接近絕對零度。水球在沒有獲得外界能量做工的時候,總是會向外散發熱量。(兩個溫度不同的物體接觸時,熱量會自發地從高溫物體傳向低溫物體)

這也就導致了水球溫度不斷降低,當溫度達到凝固點的時候,水球也就變成了冰球。


她們叫我小魚


當然會是冰球 別說離太遠 太陽照不到的地方都是常年冰山 比如北極南極


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