宇宙中有全是水的星球吗?你怎么看?
看过美国科幻电影《星际穿越》的朋友都知道里面有一颗满是水的星球,主人公等人降落到该星球后因为这里掀起滔天巨浪,只好驾驶飞船离开。
那么宇宙中有这样的星球吗?很可能是有的,不过看上去也只能是表面全是水,其内部不可能全部都是水的,因为行星级的星球质量都很大,内部的压力也相当大,即便有水,也不可能以液态水的方式存在。
我们的地球从外太空看上去的话,也像是一颗水球,特别是看太平洋部分,几乎就看不到陆地,整个就是一个圆滚滚的水球,这是因为地球的表面大部分都是液态水,面积占到了整个地球的71%,然而地球上还是有着很多的陆地的,而且这些海洋的下方这都是陆地了。
如果以体积来算的话,整个地球上的水其实是很少的,地球的直径是12700多公里,地球海洋的平均深度只有4000米左右,如果把地球看成一个12.7米的大球,那么海洋的水深仅仅只有四毫米,是不是觉得少的可怜呢?
而如果把地球上这些水全部集中起来汇聚成一个球体的话,这个球体的直径只在800公里左右,这和地球的体积比起来差远了,而如果这个水球的直径超过1000公里的话,那么再把水平铺到地球上,我们基本上就看不到陆地了,地球就会成为《星际穿越》中的那颗水球的模样了,但即便如此,地球上水的体积和整个地球比起来仍然是差得很远,称不上是水球。
不过从天文观测来看,水这种东西在宇宙中是广泛存在的,就在我们的太阳系中,在小行星带的中间位置之外,大多数天体都含有大量的水,比如木卫一、木卫二、木卫三、土卫六、海卫一等等,这些大型卫星上含有的水量比地球都还多得多。
比如木卫一的水量是地球的1.5倍,木卫三、木卫四、土卫六等星球上的水甚至比地球要多十倍,然而这些星体却要比地球小得多,都和月亮的体积相差不大。如果它们上面的水全部融化而质量不损失的话,那么看上去它们就是完全的水球,而且水深可达100到200公里,可以说比地球上的海洋的深度深多了。
宇宙大到超越我们的想象,宇宙中的星系多到数以千亿记,更别说每个星系中又包含着数不胜数的星球,想找到全是水的星球那还不是多如牛毛啊?
但是整个星球都以液态水方式存在的机率好像还是会小一点,它们可能都会以固态冰的方式存在于星球表面,不然会给人星球表面太松散,随时都有逃离星球表面的感觉。任凭数量再大,个人觉得其也得遵循存在的规律,真实的答案还得期待以后的 探索 和发现。
在十九世纪,布朗将细小的花粉撒入水中。通过显微镜 ,他发现水中的花粉就像是被赋予了生命一样,进行着无规运动。为什么水会使花粉产生无规运动呢?
这是因为,水是由无数个离散的水分子构成的。虽然,在表面上水是连续的液体,但是当观察的尺度小于水分子之间的距离时,水的不连续性就呈现了出来。花粉的无规运动,是因为运动的水分子对花粉的不对称碰撞 。
因此,发现花粉在水中的无规运动,具有非常重要的认识意义。该现象证明,水是由水分子构成的。由此,证实了水分子的存在。
水分子是由两个氢原子加一个氧原子组成的更高层次的封闭体系。其特殊的性质就是水分子比较稳定,水分子之间的相互作用非常弱。因而,在常温的情况下,它们仍能够保持流动的液体状态。
正是因为水分子的这种比较弱的相互联系,如果要想把水分子聚集成团,形成稳定的天体,就需要巨大的质量,从而产生出足够的引力来束缚水分子。
除非,在低温的情况下,水分子可以具有稳定的形态,结成固态的冰。不过,水分子在收缩成团的过程中,会由其势能转化动能即生成热能,导致较高的温度。因而,收缩的水分子,不仅不会结成固态的冰,反而会被汽化,从而需要更大的质量来聚集这些水分子。
然而,即便是真有那么多的水组成巨大的天体,水分子也会在引力的挤压下遭到分解,还原为原子的状态。
于是,在高温和高压的情况下,该天体的内核会发生聚合反应,即由四个氢原子聚合为一个氦原子。
于是,在聚合反应的过程中,有百分之0.7的质量转化为能量。其不仅会使该天体成为恒星,对外辐射能量(光);而且,还会使其表层的温度升高,使水分子气化,也还原为原子。这就是普通恒星(太阳)的存在状态。
总之,由于水分子之间的吸引力比较弱,因而需要形成巨大的天体,才能够将水聚集起来。然而,如此巨大的天体会使水分子还原为氢原子和氧原子,并产生聚合反应。所以,完全由水构成的天体是不稳定的,因而也是不存在的。其要么会因质量的过小,导致水分子扩散到宇宙空间;要么则因质量的过大,发生聚合反应,成为发光的普通恒星。
还真有。太阳系中就有。那就是木卫二。
木卫二是木星的第六颗卫星。其有一个稀薄的大气。主要成分是氧气。木卫二和地球月球一样都是岩石星球。其体积就比月球小一点点。据美国的nasa 探测发现木卫二上面被厚厚的冰层所覆盖。冰层厚达100公里。而冰层下面则是一个海洋。科学家猜测其海洋中存在类似章鱼的生物。由于全球布满了冰层,这使得木卫二的表面十分的光滑,是太阳系中最光滑的星球之一。木卫二上面的水量是地球的数倍之多。
所以宇宙中应该也存在布满水的星球。不过他们的形态可能不是液体,而是固体的冰。
著名的电影『星际穿越』中就有一颗布满水的星球。由于靠黑洞很近,所以这星球水虽然不深,却可以掀起滔天大浪。我觉得宇宙中应该也存在都是水的星球。因为水在宇宙中很常见。例如彗星上面的水就很多,比地球还多。
宇宙之大无奇不有。不光有布满水的星球,科学家还发现过布满钻石的星球呢。而水作为宇宙中最常见的东西,布满水的星球应该更多。太阳系都有,何况其他星系。不过布满水的星球未必是液体水,也有可能像木卫二一样是固态的冰。
这个想法有意思哎,全是石头的星球我们熟悉,离我们最近的月亮就是这样,全是气体的星球也不远,比如木星和土星,那这固液气三态中,有没有全是水的星球呢?
宇宙这么大,搞不好真有,但是科学只能是靠证据说话,没有探测到的话,那就不能说有,至少不让人信服。一项最新研究倒是说,发现40光年外的一个星系中有些行星,其含水的程度可能是地球的几百倍。
这个星系就是2017年2月就热炒过一次的“葫芦娃星系”。美国航天局“斯皮策”太空望远镜发现,在40光年外有一颗名为TRAPPIST-1的红矮星,红矮星通俗来说就是一种比较小的恒星啦,这颗红矮星周围有7颗行星,它们大小都还和地球差不多,质量最小的约为0.4个地球,最大的约为1.4个地球。
这一串行星的官方编号是b、c、d、e、f、g、h,老外就是用字母嘛,但在咱们看来这就是一个“葫芦娃星系”,要好记得多。
过了一年,在2018年的2月5日呢,一些国际研究人员组成的团队又在《天文和天体物理学》与《自然·天文学》上发表了最新的论文,说这串“葫芦娃”行星当中,有的星球含水量特别高,可能多达5%的质量都是水。
5%看起来不多,可不比不知道,一比吓一跳,地球上把海洋、湖泊什么都算起来含水量只有0.02%啊。这一算,相关行星的含水程度可是地球的250倍。要是地球上的水多到250倍,估计我们都得给吓成二百五。
不信的话,你去看看科幻大片《星际穿越》里面那个表面上只有一层浅水的星球,在引力的作用下,潮汐能变成像山一样高。地球上一些港口城市经常有潮水卷走人的新闻,要是水多250倍,这潮汐变成什么样,真无法想象。
当然,外星上有这么多水,也意味着出现生命的可能性增加。如果有全是水的星球,那里面都是鱼的话,究竟会进化出什么样的智慧生命,想想也挺好玩的。
全是水的星球不知道是不是真实存在,但是除了地球之外水占据最多成分的星球还是存在的,宇宙大到什么程度,都是我们无法想象的,况且水在宇宙中不算是很罕见,单单一个彗星上的水就比地球还多,众多的数不清的星球中,我相信一定存在全是水的星球,不过水的状态必定是固态,要是液态的水,按照压强这一说,怕是说不过去,总之,有待发现吧。
电影《星际穿越》相信对宇宙感兴趣的人都看过,虽说是电影,但是其中的一颗表面全是一层浅浅的水的星球描述却是真实的,由于靠近黑洞,因此主角们一登陆,就会掀起一层巨浪。然而表面之下谁又知道会是什么呢?就像我们生存的地球,各种水占地球的的71%,在宇宙中看,我们地球也算是一个水球了,其实不然。从我对于宇宙星球的认识来看,比地球上的水多的星球多了去了,例如木卫一,木卫三,木卫四,土卫六,它们上的水不知比地球多多少。
就拿土卫六来说,就像我之前说的,水存在太多应该也不是液态,土卫六的整颗星球就像冰封了一样,表面覆盖有冰层,几乎能够百分之百的反射太阳辐射,经研究发现,有时会喷出间歇泉,竟然还距表面八公里左右,由于温度极低,会立刻结冰,所以很多的科学家怀疑可能是液态水,从而推测冰层下面可能存在液态海洋,并孕育有生命。然而这些始终都没有被证实,因而无人相信。
理论上,宇宙中存在表面都被水覆盖的星球,那里不存在像地球这样的陆地,这种天体被称为海洋星球。那么,为什么海洋星球会有可能形成呢?
根据行星系统形成理论,有些行星会在外围富含水的尘埃盘中形成,它们是由一半水(固态)和一半岩石组成的类彗星混合物。由于引力的扰动,其中一些行星可能会迁移到靠近主恒星的轨道上。在恒星的加热下,地表的冰被融化,并且地幔中也有水被释放到表面,结果形成一个全球范围的海洋,陆地都被淹没在水下。
据估计,海洋星球的海洋深度可能高达上百公里,而地球海洋的最深处只不过11公里多一点。天文学家推测,海洋星球中有条件孕育出生命,因为地球上的生命最初就是起源于海洋。
不过,人类至今还没有确认发现海洋星球的存在,但已经发现一些候选者。距离地球20.4光年的格利泽581d是第一颗被发现可能位于宜居带中的行星,并且它的表面可能覆盖着很深的海洋。格利泽581d的质量将近地球的7倍,半径是地球的2.2倍,它的主恒星是一颗质量只有太阳三分之一的红矮星。
对于宇宙中有全是水的星球吗?你怎么看呢之话题,我个人的观点认为,宇宙之中是不会有全是水的星球之现象的情况发生。为什么会这样说呢?
因为,存在于宇宙之中的星球分为二大类型:其一是恒星天体;其二是行星天体。本题应该是泛指行星天体,而行星天体形成的物质来源,是本系恒星持续核聚变燃烧过程所释放出来的尘粒流物质逐步累积质量与体积的表现结果,恒星燃烧散发出来的尘粒流物质,其主要化学成是由二氧化碳、氮、水(氢氧)和有毒化学物四种基本元素所构成。
也就是说,存在于宇宙之中所有的行星天体的物质,都是由上述四种基本元素所构成的情况,虽然,这些物质之中会有一定比例的水(或气态、或固态、或液态)存在,其形成行星天体的过程,也是同一样的物质比例而存在。因而,由尘粒流物质所构成的行星天体,是不可能会有全是水现象的情况发生。
全是水的星球没有,绝大部分是水的星球可能有。当然这所谓的星球是指成了球形的天体,不包括小行星碎片或彗星之类。
这个宇宙没有完全纯净的天体,比如恒星,虽然主要由氢组成,但也含有氦元素,还有一些其他的微量元素。行星有气态行星和类地行星。
气态行星都是比类地行星大的行星,外面几乎都是包裹着一层以氢为主的气体,随着内部压力的加大,这些气态元素会变成液态和金属态,中心还是会有一个较小的岩石内核。
类地行星的外壳都是包裹着一层岩石圈,里面有地幔和地心。
不管类地行星或者气态行星上面都可能会有水,距离太阳较远的星球地表一般都没有液态水,只有冰层。
太阳系有水的星球就有很多,研究认为水冰最多的可能是海王星,水资源总量可能有十几个地球质量;其次是天王星,水量也很丰富。
除了这两个星球,有科学家做了一个水球模型,在一些行星和卫星上,水资源的排位为(从高到底):木卫三、土卫六、木卫四、海卫一、冥王星、木卫二、地球、土卫四、土卫二。
以上排名可以看出在这些富水星球中,地球排位只是倒数第三。
这个排位最高的木卫三的直径为5262公里,是木星的一颗天然卫星,也是太阳系最大的卫星,体积比行星水星还要大,比地球半径小一些。
这颗星球上的水资源很丰富,其冰层地表下可能有深达800-1000公里的海洋,这个海洋据说像一个夹心三明治,由多层冰层和液态水交叉组成,其水量比地球多几十倍。
从这个意义上来说,说木卫三是一个水球也不为过。
目前太阳系没有发现完全由水构成的星球,宇宙中也没有发现。当然这个星球要看多大,如果把不能做到自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状的小行星也算上,或许会有一个完全是水形成的冰块,彗星或许就是这样的星体。
但这些水里面也有很多杂质尘埃,并不纯净。
地球上的“水资源”
如果从太空上看地球,地球表面71%的面积都是海洋,或者我们可以理解成液态水,地球就好比是一个水球的一样。
实际上地球的总水量远比地球表面的多。地球内部存在一种叫做 尖晶橄榄石 的岩石。经过测算就发现,尖晶橄榄石中蕴含着丰富的水。在地下200公里的深处的尖晶橄榄石中,每100万个晶体分子中就大概含有2000个水分子。
而当深度达到410~660公里时,这个数字可以达到每100万个晶体分子中就大概含有15000个水分子。
科学家通过理论和模型的推断,他们就发现,地球的上下地幔层的过渡带中存在着海量的尖晶橄榄石,即便是保守估算,这些尖晶橄榄石当中储藏的水量也达到了4.485*10^10亿吨,是地球表面水量的3倍以上。
可见地球的含水量是十分惊人的,太阳系8大行星中,地球的含水量是最高的。即便是如此,地球中的“水”相对于地球的占比还是很低的,在太阳系的天体都很难能排上号,因为一些行星的卫星上和矮行星上是存在着大量的水。
那么问题来了,有没有可能存在一种星球,这种星球上全是液态水呢?
水的起源如果一颗星球完全是由“水”构成的,那大概率是不太可能的。为什么这么说呢?
我们都知道水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成。不过,水分子在形成时并不是单纯地2个氢原子和1个氧原子这样去构成的。就拿地球来说,地球在46亿年前形成时,当时地球的温度很高,水是以“氢离子”和“羟基”的形式而广泛存在的,它们通过水化作用被锁着了形成地球的星云晶格当中。后来,随着地球温度的下降,它们结合成水分子,并以水蒸气的形式回到地球表面来。
也就是说,如果一颗天体要完全是由水构成的,意味着它必须是完全以氢离子和羟基的形式构成的。但事实上, “氢”在宇宙中很常见,但是要构成“羟基”的概率并不高。
这是因为宇宙起源于138亿年前,按照如今的主流宇宙学理论,宇宙起源于一次大爆炸。大爆炸之后,宇宙在很短的时间内演化出了许多不同的粒子。
在宇宙大爆炸之后的38万年,这些粒子最终形成了氢原子和氦原子,其中氢原子占比达到了75%,而氦原子则达到了25%。氢元素和氦元素也恰巧是元素周期表中最靠前的两个元素。
即便是到了现在,氢元素和氦元素在宇宙中的占比也到了99%以上。
而比氦元素更重的元素,则需要依靠恒星的核聚变反应,超新星爆炸和中子星合并等方式来合成。因此,重元素是宇宙中的少数派。“羟基”中的氧是需要通过恒星的核聚变反应来形成。在形成的过程中,同时还会有比氧元素更轻的元素生成,比如:氦,碳等等。
通过元素的合成,我们可以知道,并没有什么天体都可以单一生成氧元素,更不要说有什么天体可以单一生成水了。而许多物质最终都会以星云分子的形式散落到太空中,均匀分布。然后在下一次恒星形成时,被聚合在一起。而在这个过程中,水是以“氢离子”和“羟基”的形式被锁在星云分子的晶格中,并没有纯粹地以“水分子”的形式存在。因此,很难会有天体可以完全以“液态水”的形式存在。而且我们要验证这个问题也很简单,能够保有液态水的天体必须是符合宜居带模型的。如果距离太阳太近,水就很容易被蒸发掉,而如果距离太远,水就会被结成冰,最终变成一个冰球。
而在太阳系宜居带附近的天体就是金星、地球、火星。这三个行星中,只有地球水稍微多点,但占比也小于1%。
当然,虽然出现完全有“液态水”构成的天体是不太可能的。那有没有可能星球的表面都是液态水呢?
在星际穿越中就描绘过一个表面全是液态水的星球。实际上,一个这样的星球是有可能的。只要储水量足够多,并且恰好就在宜居带上,就有可能发生这样的事情。
比如:如果地球内部的水进入到地球表面或者地球表面上的冰全都化掉,那地球从太空上看就是几乎是一个水球的状态。在宇宙这样的大尺度上来看,发生这样的事情是很有可能的。