回弦雨
太陽系內有一顆“水球”,其水儲量遠遠超過地球,這顆星球就是木衛二,名副其實的水球,其水總量約為地球水總量的兩倍。
木衛二是太陽系中最大的行星——木星的第六顆已知的衛星,也是木星的第四大衛星,距離木星相對較近,木衛二是太陽系中第六大的衛星以及第15大天體。木星有很多個衛星,木衛二是比較有名的一個,原因在於木衛二上面有很多的水,木衛二算得上是太陽系中水含量最多的星球了。
作為一個衛星,木衛二的直徑並不大,其直徑為3100公里,甚至比月球還要小,但是體積雖小,它也有與眾不同的一面,那就是表面全是水,其實說水球是不準確的,應該說木衛二是一個冰球,因為木衛二距離太陽過遠,所以其表面溫度很低,其表面覆蓋著厚厚的冰層,有人估計,木衛二的冰層可能有100公里厚,在冰層的下面,則是深度為數十公里的海洋。
木衛二是太陽系的衛星當中為數不多的存在大氣層的一個,也正是因為有了微薄的大氣,木衛二上才有水的存在。木衛二的大氣層中也有氧,只不過這個氧氣不是生物形成的,而是由於太陽光中的電荷粒子撞擊木衛二冰質表面產生的水蒸氣分解形成的。
木衛二和地球有一定的相似之處,它和類地行星的組成相似,也是主要由硅酸鹽岩石形成。木衛二的表面是厚厚的冰層,當然這個冰層不僅足夠厚而且也足夠光滑,也就是說木衛二受到的撞擊很少,當然了,木衛二這麼靠近木星,即使有什麼隕石,首先也是被木星引力捕獲,不至於掉到木衛二上。
木衛二的冰蓋異常之厚,但是其冰蓋下面也擁有液態水的世界,2013年,NASA宣佈木衛二表面發現黏土質物質礦物,而這可能孕育出生命。更為重要的是,2016年,NASA宣佈,木衛二歐羅巴有水蒸氣噴發,而有水的存在的話,就很有可能有生命存在。
我們都知道水是產生生命的必要條件,我們探究一個行星上是否有生命存在,首先看的就是其上是否存在液態水,那麼既然木衛二水儲量這麼豐富,木衛二上有可能孕育出生命嗎?雖然本人認為,木衛二海洋裡不太可能存在生命,因為木衛二畢竟不在行星宜居帶上,常年溫度這麼低,誕生生命的幾率不大,但是凡事不絕對,隨著對木衛二探索的進一步深入,我們一定可以得到答案。
鏡像宇宙
在太陽系中,只有我們的地球看上去像個地水球,因為只有地球的表面有液態水存在,而且海洋的面積佔到了地球表面積的71%,因此從外太空看過來,地球很像一個水球,特別是在太平洋上空,看地球幾乎都看不到陸地。
那麼地球上真的是水量巨大嗎?在我們生活在地球上的人類看來的確是這樣的,我們站在海邊,面對浩瀚無際的海洋,真的會感覺地球上的水是取之不盡,用之不竭的,大海掀起一次海嘯,就可以淹沒很多陸地,造成巨大破壞,海洋上的水深的空氣中變成暴雨降下來,可以造成洪澇災害,好像我們地球上的水真的是很多很多。然而相對於太陽系中的其他一些星球,我們的地球上面的水實際上少得可憐。
太陽系中水含量最多的星球應該是土星或者木星,但是具體數字無法計算,水無法以液態或者氣態在這兩顆星球上存在,只能水冰粒子形式存在,只是由於其巨大的質量,即便其大氣層中含有水冰粒子,那麼它的含水量也是一個龐大的存在。
而在天王星和海王星上,水的含量也相當多,甚至有可能比木星和土星上還多,天文學家們認為這兩顆星球的深處很可能有液態水存在,而且是存在於一個單獨的層面,其水量則比我們整個地球都大。
在這四大氣態行星之外,一些衛星上的水含量也比我們的地球要多,比如木衛三、土衛六、木衛二、木衛四、海衛一等,但是從太空看上去,這些星球上好像一點水也沒有,而在這些星球的內部,卻有著比我們地球上要深的多的海洋,裡面有著巨量的水資源。
這些星球的表面大都有著整體冰蓋或者局部性冰蓋,這些冰蓋厚達數公里到上百公里,在這些巨大的冰蓋之下,就是深達幾十甚至上百公里的海洋了,我們地球的海洋平均深度為4500米,但是這些衛星的地下海洋的水深卻可達上百公里,其水資源量實在是驚人。
比如木衛二,這是一個典型的富水星球,雖然它的體積和質量還沒有月球大,然而它的水量卻相當於我們地球的兩倍,它的表面就是一個巨型冰蓋,之下就是深達上百公里的海洋,海洋之下才是它的巖質內核,因此他也被天文學家們認為其內核的自轉速度與外面的冰蓋自轉速度不一樣。
在這些星球的地下海洋中,會不會像我們地球的深海中那樣存在生命呢?科學家們認為這是很有可能的,那裡很可能並不缺氧,而且由於星體內核向外散發熱量,那裡應該有著不少地下熱泉,所以很有可能存在一個未知的生態系統,那麼那裡存在類似我們地球深海生命形式的生物體也就並不稀奇了。
人類的方向
其實,太陽系內不單單一顆“水球”。目前根據有數據表明的水含量,地球只能在太陽系排在第七。我們都是地球是蔚藍的水球,下面這幾個才是水球中的水球。
由圖可以看到,地球的水含量真的少得可憐。這其中木衛三含水量相當於地球的30多倍。整個星球可以說都是水。也就是題中說到得到“水球”。
那麼,水是生命必不可少的重要條件之一,在這些富水星球上,有沒有可能誕生生命或者早就存在生命呢?
其實按照正常來說,有水也不代表就會誕生生命。現在發現的這些“水球”無一例外都是離太陽比較遠的,基本都是氣態行星的衛星。拿木衛三來說,表面溫度絕對是零下一百多度的存在。這種溫度下,木衛三顯然就是一顆冰冷的星球。總的來說在這種情況下誕生生命是不現實的。
但是從另一個方面來說,目前我們還不確定這些冰封的水球下有無液態水體。有液態水的存在說明溫度也低不到哪裡去!這無形就為生命的誕生創造了條件。
我們不能用我們對生命的認知來衡量一切,地球不是在深海火山口幾百度的高溫中照樣發現生命,所以我們也不能就說寒冷的水裡沒有生命。有無生命,要用探索和求證說話。
果殼星空
水是碳基生物的生命之源,一顆天體上如果有穩定液態水的存在,這是產生生命的前提。地球表面上被百分之七十的液態水覆蓋,從太空上看我們的藍色星球就像是一顆水球一樣。但但是如果從水的儲存量來看,地球並不靠前,好多土星和木星的衛星上的水含量要遠超地球。
目前來看科學家對於木衛二和土衛六的興趣比較大,例如木衛二的直徑比月球稍小一點有穩定液態水並且有著含氧氣的稀薄大氣層。木衛二表面上覆蓋著厚度達100公里的冰層,冰層之下是液態水海洋。科學家認為木衛二的冰層之下是太陽系內最可能存在生命的地方(除地球外)。
《木衛二報告》電影中最後出現的海洋下的高級生物。
土衛六是太陽系內的第二大衛星,是唯一一個擁有真正意義上大氣層的衛星,土衛六上的大氣壓強是地球上的1.5倍,大氣非常濃厚,主要含量就是氮氣。土衛六的層層迷霧勾起了人類的興趣,在大氣雲層之下很可能存在地外生命。
人類未來會著手對木衛二和土衛六進行探測,等待謎底揭曉的一刻。
科學黑洞
一提到水球,我們首先想到的肯定是地球。地球上面海洋佔整個地球表面面積的70%,可以說絕大部分陸地都被海洋覆蓋了。如果在太空上面看,就感覺地球像是一個大水球一樣。但其實我們別看地球表面水量似乎挺大,如果拿地球和其它太陽系內星球相比,還有水量遠遠多於地球的星球。
美國科學家假設把太陽系內所有含水星球的水和冰全部抽離,聚集成一個水滴,那麼通過模擬計算,地球的水量竟然僅僅排行倒數第三,前面至少還有6個星球的水量是比地球大的。
這些星球由於距離太陽過於遠,而且幾乎沒有大氣,所以表面溫度很低,可以達到負一百多度。所以,這些星球雖然含水,但是表面的水只能夠以冰的形式存在。而內部,由於地熱,水倒是可以以液體形式存在。所以,科學家們認為這些水量比地球多的星球,內部都有一個巨大的液態海洋。有水就有可能有生命,雖然這些行星並不是處於宜居帶內,但是並不排除可以存在極端環境下的物種。比如地球上的黃石公園,裡面就有在高溫酸性極端條件下生存的細菌。
所以說,這麼多含水星球,說不定那個裡面就真的存在生命。甚至說這些水體裡面本來就“沉睡”著遠古生命體,在還沒有形成太陽系的原始階段,太陽星雲的水汽裡面可能本就有生命。只不過形成太陽系後由於地球上面環境適宜“甦醒”了,而其它星球水體裡面環境不適宜,所以沒有甦醒。
科學探秘頻道
太陽系內的水球啊,那就是木衛二,木星由近到遠的第二顆衛星,水量比地球上還多。
這顆衛星和我們的月球差不多大,表面有一層非常稀薄的大氣,大氣成分主要是氧氣。不過放心,在木衛二表面不能直接住人,太稀薄沒法呼吸,而且會直接變冰棍兒,嘎嘣脆的那種。
這裡可以觀測到高度達到200公里的噴泉,所以猜測表面的一層氧氣的來源也是水分解後,氫氣被太陽吹跑,剩下的就是氧氣。
別看它小,但是水的厚度大概是100公里,被一層冰殼覆蓋。[1]
我們地球上挖的最深的井,也就是科拉超深鑽孔,就是經常謠傳挖到地獄那個孔,也才12公里。地球上最深的海溝,馬裡亞納海溝,最深處大概是11公里。地球上地殼的平均厚度才17公里,但是木衛二這個水就100公里,感受一下。
至於有沒有生命,我們只能說不太清楚。但是這裡在冰層之下的海洋裡,的確有可能誕生生命,就好像地球海底火山那樣的生物圈,不依靠太陽也可以。所以它的確是太陽系中最有可能誕生複雜有機物的星球之一。[2]
如果要進一步的資料,目前看來咱們的唯一手段就是往上扔探測器。但是往木衛二發射軟著陸探測器的難度極大。比發射月球、火星、金星甚至土衛六的探測器難度的都大一些。
探測器如果需要軟著陸,那就意味著需要改變很大的速度來降落。這和去月球不一樣,月球也是地球的衛星,探測器不需要達到第二宇宙速度就可以去月球。但是去木星的衛星,不僅需要在發射之初超過第二宇宙速度,還要在木星減速環繞,再在木衛二減速,然後再次減速才可以降落。
去火星金星土衛六這樣的星球,則可以利用他們的大氣層減速。只要散熱隔熱設備強大,一次發射直接懟上大氣,利用大氣減速一次就可以,不需要燃料。
所以軟著陸木衛二的探測器至今還沒有發射。要看上面到底有沒有生命,還需要等。最近的計劃是2020年,發射探測器前往木衛二,但是可能一如既往地推遲。
參考背鍋文獻:
[1]Kivelson, Margaret G.; Khurana, Krishan K.; Russell, Christopher T.; Volwerk, Martin; Walker, Raymond J.; Zimmer, Christophe (2000). "Galileo Magnetometer Measurements: A Stronger Case for a Subsurface Ocean at Europa". Science. 289 (5483): 1340–1343.
[2]Chandler, David L. (20 October 2002). "Thin ice opens lead for life on Europa". New Scientist.
蛋科夫斯基
水資源在宇宙中是廣泛存在的,太陽系內有水的星球也不再少數,甚至就連土星的星環中都有大量的水
我們的地球因為處於太陽系宜居帶之內,所以表面覆蓋著一層液態水,最初的地球生命也是從海洋中誕生的,因此水資源對地球生命來說是必需品,我們人類尋找外星文明的時候也傾向於尋找有水的星球。
木衛二是木星的衛星之一,最早由伽利略在1610年發現,現代天文學家通過哈勃望遠鏡和一系列輔助觀測手段發現木衛二其實是一顆擁有豐富水資源的星球,目前為止它還被認為是太陽系最有可能存在地外生命的星球,向木衛二發射探測器的任務也在緊張籌備中,估計到2020年後就能前往木衛二了。
木衛二的表面其實並沒有液態水,它的液態水全藏在上百公里厚的冰層之下,這些冰層無形中也讓木衛二的液態海洋得以保持一個適合生命存在的溫度。
人類尋找地外生命的活動一直都在進行,但月球也好火星也罷都是荒涼之地,連最基本的微生物都沒有,而木衛二遠在9億公里之外,目前為止也只有探測器遠遠拍了幾張照片,並沒有類似火星車一樣的著陸設備去木衛二實地考察,因此它究竟有沒有生命,目前來看還是個未知數。
宇宙探索未解之迷
題主說得好隱晦,是說的歐羅巴木衛二嗎?木衛二儲水量確實很大,看看下面把這兩顆“水做的星”(木衛二是衛星,不能叫行星哦)抽乾的動圖。
木衛二全球冰封,下面是100公里深的海洋。有海洋這想象空間就大了。學者們提出了各種設想。有暖冰說和液體海洋說,見下圖:
上圖:暖冰模型和液態海洋模型。
木衛二的表面溫度在赤道平均約為110K,在極地平均只有50K(距離絕對零度只有50K哦),使木衛二表面的冰凍得跟花崗岩一樣硬!
液態水的存在可能性
暖冰說認為木衛二的冰層下面是溫度略高的冰,也就是說木衛二沒有液態水。液態海洋說的一個主要的線索是木衛二繞木星運行的軌道有一定的偏心率,這會造成木星引力對木衛二的潮汐加熱(在軌道不同地帶木衛二的形狀會被壓扁或恢復),此外其他木星的衛星也會對木衛二產生引力共振,帶來加熱效應。木衛二表面的混亂條紋,有可能暗示的這種潮汐作用的效應。也就是說木衛二存在液態水的可能性是很高的。而學者們也對木衛二的冰層也做出了厚冰模型和薄冰模型兩種假說,但大多數學者贊同的是厚冰模型。但無論是厚冰還是薄冰,現在學界大體還是都贊同木衛2的冰層下面存在著液態海洋。
地下海洋存在氧氣的可能性
而另外一些學者提出了木衛二地下海洋氧氣的來源——因為木衛二幾乎沒有什麼大氣,所以宇宙射線和太陽風可以直達木衛二表面,尤其是在木星磁場的影響下,大量的宇宙射線會偏轉降落到木衛二表面,形成大量的電離輻射。這些輻射會導致木衛二的冰面當中的水分子發生輻射分解,產生大量的陽離子繼而形成過氧化氫或者氧氣並被儲存在冰層之中。隨著時間的推移,冰層會發生板塊運動,部分會隨著穿刺性的冰層褶皺沒入地下海洋成為液態海洋中氧氣的來源,也就是說在木衛二上,至少在冰層與液態海洋過渡的地帶是有豐富的氧氣的。
上圖:木衛二液態海洋與冰面的各種互動,宇宙射線中帶電粒子的轟擊,內部的噴發物,混亂的冰面紋理,刺穿性的褶皺,使得冰面下的液體海洋能夠與冰面的物質交互。這提供了生命所需的相關條件。
擁有生命的可能性
既然有了液態海洋又有了充足的氧氣,再加之我們對地球上沒有陽光和低氧環境下生態狀況的瞭解,我們有理由相信木衛2的液態海洋中也應該能夠存在生命。但具體是什麼樣的生命,很難預測。
上圖:木衛二可能存在生命。木衛二尺寸與月球相當,10-30千米厚的冰層表面之下可能有深達160千米的液態海洋,冰層破碎,液態水溢出形成類似南極洲的冰面條紋。內部是硅質地幔和硫鐵核心。
小宇堂
其實在宇宙中富含水的星球數不勝數。單單在太陽系中,就有比地球含水量還多的星球。這就是木衛二。除此之外,還有土星環包含水,彗星,金星和火星曾經也擁有大量的水資源。
木衛二最早由伽利略在1610年發現。雖然木衛二是一顆比月球稍小的衛星,但是它的內部蘊藏著巨大的液態海洋,其水儲備量甚至比地球海洋的兩倍還多。
由於木衛二距離太陽太遙遠了,所以表面的平均溫度低至零下160攝氏度。本來木衛二表面全是水,由於溫度太低,導致表面全被冰層覆蓋,其冰層厚度高達數百米。表面冰凍的木衛二致使表面光滑地像個玻璃,所以反光率極高。小小的木衛二就可以被十分普通的天文望遠鏡看見。
由於木衛二核心是鐵鎳重金屬區,所以會釋放大量的的熱量,導致冰層之下富含大量的液態水,流動的液態水形成冰下海洋,其深度和地殼差不多,至少為100公里。
水是碳基生命之源,所以科學家對木衛二內部的海洋是否存在生命這一問題極度感興趣。
我們知道,早期地球的生命就來自海底熱泉,這是有機物到DNA合成的關鍵因素。而木衛二也具有相同的環境,木衛二之下是類似地球的硅酸鹽岩石,其核心處是全是重金屬,這也是木衛二內部產生熱能的原因。所以很多科學家相信木衛二冰層之下的海洋熱泉處極有可能存在簡單的生命體。
科學認識論
太陽系內有顆“水球”,水的儲蓄量遠超地球,是否存在生命呢?
其實太陽系內並不止一顆水球,也不止一顆水球比地球的水多!甚至我們可以這樣來理解,地球的含水量在太陽系中也就倒數的水平而已,但從探測器發回的結果看,只有地球存在生命!那麼這些星球那麼多水又是幹啥的呢?居然沒有發展出生命來?
從所列的太陽系九大含水量最多的天體中,地球僅僅列到倒數第三的第七位而已!而在這些天體中,地球無疑是最大的天體,因為它是唯一的行星,但地球卻是唯一發展出生命的天體,這一點似乎在這場有礙尊嚴的比拼中拿到了絕對優勢的分值!
我們需要了解的一點,對於碳基生命來說,水是不可或缺的,但並不代表有水就能發展出生命,因為除此以外還有其他非常重要的條件,比如事適宜的溫度,上圖是太陽系宜居帶的示意圖!宜居帶是能讓行星上水體保持液態的一個距離範圍!對於太陽系來說就是從金星到火星之間,我們可以簡單的理解為!上述含水量天體中也僅僅只有地球在這個範圍,而地球發展出了生命並且發展到了高級文明!
我們很幸運在地球上,您是否會這樣想?其實這沒什麼幸運不幸運的,因為我們說這句話的時候本末倒置了,因為地球在宜居帶上,所以才有了我們,這才是正確的順序!那麼吃瓜群眾有一個問題了,是不是有液態水就能發展出生命來?
這是土衛二(Enceladus)的內部結構圖,由於土星潮汐引力與內核加熱機制的作用,在厚厚的冰層下會有一個數十千米的水層,並且在海底還會有熱泉活動,理論上來看跟地球大洋底部的“煙囪”很相似,儘管在數千米深漆黑一片的海底,但依然有生物群落在活動,比如生活在5000米深的白色盲蝦!
那麼在土衛二的深海底部會有類似惡物種出現嗎?當然我們沒有探測器可以透過將近5KM厚的冰層到達土衛二的水下去探查一番!因此我們還無法知道在那水底到底有沒有生物,我們希望有,如果成事實的話,那麼其他含水量極高的星球就有理論基礎了!我們的生物學家就有得忙了!
不過事情可要注意了哦,無論是土衛二還是木衛二又或者木衛三中,那個液態含水層都是理論模型,但到底是否真的有那麼深的含水層實在是個未知數,因此假如是另一個凍底冰層或者液態水層不夠厚,那麼我們的預測也許就是極度悲觀的!
但我們從來都是比較樂觀的,要不然誰還撥款去研究一個大冰層啊,而且內核加熱機制和潮汐引力模式也是比較成熟的,因此木衛二的歐羅巴快車計劃未來仍然會實施,也許再過幾年我們真的就能揭曉至少其中一顆-木衛二是否有生命了,各位還是保留一點小期待把!