太陽系中液態水儲量排名第一的是哪顆星球?地球能排到第幾名?

太陽系中液態水儲量排名第一的是哪顆星球?對于這個問題,相信有不少人給出的答案都是地球,這也難怪,畢竟地球表面有大約71%的區域都被海洋覆蓋。然而這個答案卻是錯誤的,因為在太陽系中,還有其他的星球擁有比地球更多的液態水。

地球的液態水儲量在太陽系能排到第幾名?

憑藉各式各樣的望遠鏡以及太空探測器,我們目前已經對太陽系中的主要天體有了一定的了解,下圖為科學家根據已知的探測資料列出的一份「排名清單」(注:圖中的「ZL」是一種巨大的體積單位,1ZL相當于10^21升)。

可以看到,地球的液態水儲量在太陽系中只能排到第五名,而太陽系中液態水儲量排名第一的星球則是木衛三,這顆星球的體積僅僅只有地球的大約7%,其液態水的儲量高達地球的大約26.5倍。

(木衛三)

至于排在地球之前的土衛六、木衛四、木衛二,它們的液態水儲量雖然沒有木衛三多,但也遠遠地超過了地球,並且它們的體積都比木衛三還要小,相比之下,地球的液態水實在是太少了。

為何地球的液態水這麼少?

這需要從太陽系的形成開始講起,根據科學界的主流觀點,我們的太陽系其實是形成于一片巨大的原始星雲的引力坍縮,在這個過程中,太陽首先在這片星雲的中心形成,然後星雲中的殘餘物質一邊圍繞太陽運動,一邊互相吸積,逐漸形成了太陽系中的各種天體。

這些天體的形成一個緩慢而漸進的過程,在剛開始的時候,只有固態的物質才容易互相吸積,當天體的質量累積到一定的程度之後,它們才能夠憑藉自身的引力來束縛氣體。

然而在太陽誕生之後,其釋放出的光和熱會使附近的水都只能以氣體的形成存在(注:在無壓力的情況下,水不能以液態的形式存在),與此同時,太陽產生的恒星風又不斷地將氣體「吹」走,只有較重的固體塵埃才能長時間地「逗留」,所以在太陽附近形成的行星都是儲水量很低的岩石行星,其中就包括了地球。

由于距離太陽越遠,單位面積接收到的太陽能量就越低,因此與太陽的距離超過了一個臨界值的時候,水就會轉變成固態,也就是冰,這個臨界值被稱為「雪線」,其值大約為2.7天文單位,位于現在的火星軌道和木星軌道之間。

也就是說,在太陽系形成之初,「雪線」之內的水會不斷地向太陽系外側逃逸,而當它們過了「雪線」之後,就轉變成了易于吸積的固態物質,正因為如此,那些在「雪線」之外形成的天體通常都會含有大量的水。

上圖為水的三相圖,可以看到,水只有在特定的溫度和壓力范圍內才能以液態的形式存在,雖然形成于「雪線」之外的木星、土星、天王星和海王星這四顆大行星含有不少的水,但是因為它們內部的壓力太強,所以這些水只能以固態的形式存在,而其他的很多星球和小天體卻溫度太低,水也只能以固態的形式存在。

實際上,前文提到的那些星球的液態水,其實都存在于它們的冰下海洋,它們的結構按「從裡到外」可以簡化為高溫核心、岩石地幔、冰下海洋以及表面冰層,其高溫的核心可以提供熱量,而表面冰層則可以提供壓力,這樣一來,冰下海洋中就可以存在液態水了。

綜上所述,地球的液態水之所以這麼少,其實是因為「先天不足」。

那地球上的液態水是怎麼來的呢?這主要有兩個來源,一個來源是在地球形成過程吸積到的一些含水礦物(水能夠以結晶水、化學鍵等多種形式存在于礦物中),另一個來源則是那些富含水的小天體(如彗星、小行星)。

由于地球有一個強大的磁場,還有一個濃密的大氣層,並且距離太陽的位置也非常合適,所以液態水就可以在地球表面長時間地存在,這也使得地球成為了太陽系中唯一一顆能夠在表面維持液態水海洋的星球。

實際上,我們應該慶倖地球的液態水儲量很少,可以想象的是,假如地球擁有排名第一的木衛三那麼多的液態水,那麼地球表面就不會存在陸地,也就沒我們人類什麼事了。

用戶評論