地球是太陽系中唯一一顆在星球表面廣泛存在液態水的星球,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成的星球一樣,然而地球上的液態水儲量,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據。
測量數據表明,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,液態水除了可以存在于其星球表面之外,還可以存在于它的內部,實際上,在太陽系已知的眾多星球之中,地球的液態水儲量只能排到第五名,而第一名則是另一顆星球——木衛三(Ganymede)。
(↑已知太陽系液態水儲量排名前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星,木衛三的半徑約為2631公里,比水星還要大一點,根據科學家的計算,這顆星球的液態水儲量約為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,科學家是如何計算出木衛三擁有如此多的液態水呢?其實這是根據實際探測數據再結合相關理論給出的結果。簡單來講,科學家先是通過探測器傳回的數據,計算出木衛三的密度約為1.936克/立方厘米,而如此低的密度就意味著,構成它的物質中有大量的水。
(↑木衛三)
在此之后,科學家根據木衛三的重力場特征、轉動慣量等參數,計算出這顆星球有大約60%的巖石物質,而其余的物質則都是水,考慮到木衛三圍繞木星公轉時,木星引力的潮汐加熱作用,以及木衛三的核心可能存在的放射性元素在衰變時釋放出的熱量,科學家認為,木衛三內部的熱量,很可能可以支持水以液態的形式大量存在。
另一方面來講,木衛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水存在的環境生成,而木衛三表面的溫度可以低至零下160攝氏度,根本就不允許液態水的存在,所以一個合理的解釋就是,這些水合物形成于木衛三內部的液態水環境,并通過其內部物質的運動來到星球表面。
除此之外,木衛三的極光環震蕩現象還提供了更加詳細的參考,簡而言之,由于木衛三擁有自己的磁場,因此它的極光環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,木衛三極光環的位置就會發生周期性的變化,這就被稱為極光環震蕩。
從理論上來講,如果木衛三內部存在液態水,就會部分抵消這種震蕩的幅度,液態水越多,抵消的幅度越大。根據理論上的計算,在內部不存在液態水的情況下,木衛三的極光環震蕩幅度應為5.8(±1.3)度,而實際探測數據表明,它的震蕩幅度其實是2.2(±1.3)度。
所以這就清楚地表明了,木衛三內部存在由大量液態水形成的“地下海洋”,科學家也據此計算出了木衛三的液態水儲量,進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,科學家普遍認為,在木衛三的“地下海洋”之中,應該存在著與地球類似的海底熱液系統,而這種系統也被認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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