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太阳系的“超级大水库”,地球的液态水储量,甚至比不上它的零头

魅力科学君  · 公众号  · 科技自媒体  · 2025-02-28 17:45

主要观点总结

地球表面存在大量液态水,但液态水储量在太阳系中并不领先。木卫三(Ganymede)是太阳系中液态水储量最多的星球,其内部存在大量液态水,堪称太阳系的“超级大水库”。科学家通过探测数据和理论计算得出木卫三的液态水储量,并发现其可能存在海底热液系统,引发关于外星生命存在的猜测。

关键观点总结

关键观点1: 地球在太阳系中的液态水储量排名

地球表面虽然被大量液态水覆盖,但其储量在太阳系中只能排到第五名,而木卫三则是第一名。

关键观点2: 木卫三的液态水储量及特点

木卫三的液态水储量巨大,远远超过地球,其内部存在大量液态水,形成一个“地下海洋”。科学家通过探测数据和理论计算得出其液态水储量。

关键观点3: 木卫三的科学探测与理论推测

科学家通过探测木卫三的密度、重力场特征、转动惯量等参数,结合潮汐加热作用、放射性元素衰变等理论,推测其内部存在液态水。木卫三表面的水合物和极光环震荡现象也为这一推测提供了证据。

关键观点4: 木卫三液态水与外星生命存在的可能性

科学家猜测,在木卫三的“地下海洋”中可能存在海底热液系统,类似地球的环境使得人们猜测那里可能存在外星生命。


正文

地球是太阳系中唯一一颗在星球表面广泛存在液态水的星球,以至于从太空中俯瞰,会让人觉得地球就像是一颗主要由水构成的星球一样,然而地球上的液态水储量,其实并没有看上去那么多,为方便理解这一点,我们不妨来看一组数据。

测量数据表明,地球海洋平均深度约为3.8公里,最深处大约11公里,而地球的半径却有大约6371公里,也就是说,就算是地球海洋最深的地方,其深度也不及地球半径的千分之二。

需要知道的是,对于一颗星球而言,液态水除了可以存在于其星球表面之外,还可以存在于它的内部,实际上,在太阳系已知的众多星球之中,地球的液态水储量只能排到第五名,而第一名则是另一颗星球——木卫三(Ganymede)。

(↑已知太阳系液态水储量排名前10的星球,注意是倒序,其中ZL是一个体积单位,根据定义,1ZL为10^21升,也就是10^18立方米)

作为木星最大的天然卫星,木卫三的半径约为2631公里,比水星还要大一点,根据科学家的计算,这颗星球的液态水储量约为3540亿亿(3.54 x 10^19)立方米,堪称是太阳系的“超级大水库”,与之相比,地球的液态水储量只有大约133.5亿亿(1.335 x 10^18)立方米,甚至比不上它的零头。

那么,科学家是如何计算出木卫三拥有如此多的液态水呢?其实这是根据实际探测数据再结合相关理论给出的结果。简单来讲,科学家先是通过探测器传回的数据,计算出木卫三的密度约为1.936克/立方厘米,而如此低的密度就意味着,构成它的物质中有大量的水。

(↑木卫三)

在此之后,科学家根据木卫三的重力场特征、转动惯量等参数,计算出这颗星球有大约60%的岩石物质,而其余的物质则都是水,考虑到木卫三围绕木星公转时,木星引力的潮汐加热作用,以及木卫三的核心可能存在的放射性元素在衰变时释放出的热量,科学家认为,木卫三内部的热量,很可能可以支持水以液态的形式大量存在。

另一方面来讲,木卫三表面广泛存在的水合物也支持这一观点,因为它们只可能在有液态水存在的环境生成,而木卫三表面的温度可以低至零下160摄氏度,根本就不允许液态水的存在,所以一个合理的解释就是,这些水合物形成于木卫三内部的液态水环境,并通过其内部物质的运动来到星球表面。

除此之外,木卫三的极光环震荡现象还提供了更加详细的参考,简而言之,由于木卫三拥有自己的磁场,因此它的极光环会受到木星磁场和自身磁场的双重作用,如此一来,在其围绕木星的过程,随着木星磁场的变化,木卫三极光环的位置就会发生周期性的变化,这就被称为极光环震荡。







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