太阳系“超级大水库”,液态水是地球10倍!可能产生外星生命吗?

说宇宙寻真理 2023-12-14 07:21:00

根据人类对于外星的探寻规律:一个星球上有水,则会让人联想到那里是不是相对宜居或者说产生生命的概率很高。

其实我们身边正好就有一颗拥有惊人水量的卫星——木卫三。

它的冰盖下隐藏着一片巨大的咸水海洋,其液态水的含量超过了地球的10倍,这让人不禁想象,它是否有可能成为人类的第二个宜居地,或者产生外星生命呢?

(木卫三)

木卫三是哪个星球?

木卫三是围绕木星运转的一颗卫星,直径为5262公里,比水星还要大,是太阳系中最大的卫星,也是太阳系中第九大的天体。它的质量和体积虽然远不如地球,但质量仍是月球的2倍。

它的平均密度为1.936克/立方厘米,比地球的5.51克/立方厘米要小得多,说明它的成分主要是轻质的物质,如冰和岩石。

木卫三是太阳系中已知的唯一一颗拥有磁圈的卫星,其磁圈可能是由金属核心的对流运动所产生的。木卫三的磁场强度约为0.8,虽然不足地球的五分之一,但却是月球的150倍。

它自身的磁圈又与木星的磁场相互作用,产生了复杂的磁重联和等离子体现象,这也导致木卫三的两极会出现极光。木卫三的极光是由电子和氧离子激发的,其颜色主要是紫色和蓝色。

木卫三的大气层非常薄,其中主要含有氧气,也有少量的氢气、水蒸气和二氧化碳。大气层主要是由表面的冰层被太阳辐射、宇宙射线和木星磁场的粒子侵蚀而产生的,其中的氧气是由水分子被分解而来的,但浓度非常低。

而大气层是否存在电离层还不确定,有些研究认为木卫三的电离层是由木星的磁场和太阳风的影响而形成的。木卫三的内部结构非常复杂,它的最外层是一层厚约150公里的冰层,主要由水冰组成,也可能含有一些氨、甲烷、硫等物质。

冰层下面是一层深约1000公里的咸水海洋,其中含有大量的盐、矿物和溶解的氧气。海洋下面是一层厚约700公里的硅酸盐岩石,主要由橄榄石、辉石、石英等矿物组成。最内层是一层直径约900公里的金属核心,主要由铁和镍组成,也可能含有一些硫、碳、氧等元素。

木卫三是由伽利略在1610年首次观测到的,后来由西门·马里乌斯根据希腊神话中的人物,给它命名为盖尼米德,是宙斯的爱人和斟酒者。从20世纪中期开始,这个名字才被广泛使用,但随着越来越多的木星卫星群被发现,为了方便人们把这些卫星都称为“木卫+数字”。

木卫三是人类探测太阳系的重要目标之一,从先驱者10号开始,多艘航天器曾近距离掠过木卫三,其中最重要的是伽利略号,它在1995年至2003年间对木卫三进行了六次飞越,拍摄了高分辨率的图像,发现了木卫三的地下海洋和磁场。

目前,欧洲航天局在2023年4月成功发射木星冰月探测器,并计划在2030年到达木星轨道,对木卫三进行详细的观测和研究。

木卫三的冰下海洋,为何不会结冰?

木卫三的最大特点是它拥有一片巨大的地下海洋,这是科学家们在2015年3月12日宣布的重大发现,这个发现是基于哈勃太空望远镜对木卫三的极光现象的观测和分析。

因为极光可以反映出星体的磁场情况,但科学家们发现木卫三的极光有微小的偏移,这表明木卫三的磁场受到了某种导电介质的影响,而这种介质很可能就是地下的咸水海洋。

最初根据估计,木卫三的地下海洋深度约为10万米,在150千米厚的冰层下。这些冰层分为两层,上层是普通的冰,下层是高压冰,它们之间夹着一层液态的咸水。

但哈勃望远镜估算海洋深度为400千米,而有科学家怀疑,木卫三可能是由三个海洋叠加形成的,每层都有400千米,总体积约为150亿立方公里,是地球上所有海洋的总和的30倍,这使得木卫三成为太阳系中含水量最多的天体。

那么木卫三的水是怎样形成的?要回答这个问题,我们需要从木卫三的形成历史和演化过程来分析。

木卫三是在太阳系形成的早期,大约46亿年前,由木星周围的原行星盘中的尘埃和气体凝聚而成的。

当时,木星周围的温度非常高,导致木卫三的表面和内部都是熔融的。木卫三的内部由铁、镍、硅酸盐和水等物质组成,其中水的含量约占总质量的50%。由于水的密度比岩石小,所以水会向外层迁移,形成了一层厚厚的水层,覆盖在岩石层之上。而铁和镍则会向内层迁移,形成了一层金属核心。

随着时间的推移,木卫三逐渐冷却,表面的水层开始结冰,形成了一层冰壳。那么为什么这些水不会结冰呢?由于木卫三受到木星的强大引力的影响,它会不断地变形,产生了巨大的潮汐力。

这些潮汐力会在木卫三的内部产生摩擦和热量,使得木卫三的内部温度足以维持一层液态的海洋,而不会完全冻结,形成了一层咸水海洋。

木卫三的海洋中的水是怎样变成咸水的呢?这是因为木卫三的冰壳和岩石层之间存在着一种叫做水合硅酸盐的物质,它是由水和硅酸盐结合而成的。

当水合硅酸盐受到高温和高压的影响时,它会分解成水和硅酸盐,同时释放出一些盐和矿物,如氯化钠、硫酸镁、碳酸钙等,这些盐和矿物就会溶解在海洋中,使得海洋的盐度增加。

木卫三的海洋中的水是否含有氧气呢?这是一个非常重要的问题,因为氧气是生命的必需元素之一。木卫三的海洋中的水确实含有一些氧气,这是由两个途径产生的。

一个是由于木卫三的冰壳被太阳辐射、宇宙射线和木星磁场的粒子侵蚀而产生的,其中的水分子被分解成氢气和氧气,氧气会沉积在冰壳的裂缝中,然后通过裂缝渗透到海洋中。

另一个是由于木卫三的海洋和岩石层之间存在着一种叫做蛇纹石的物质,它是由水和橄榄石反应而成的。当蛇纹石受到高温和高压的影响时,它会分解成水和橄榄石,同时释放出一些氧气,这些氧气也会溶解在海洋中。但是否有生命还得等待科学家的进一步研究和探测。

木卫三的移居可能性

木卫三有水,这是一个很大的优势。

但是,水并不是唯一的条件,还有很多其他的因素要考虑,比如温度、大气、磁场、辐射、重力等等。让我们来看看木卫三在这些方面的表现。

首先,温度。木卫三的表面温度极低,平均在-160摄氏度左右,这对人类来说是无法忍受的。这意味着,人类要在木卫三上生存,就必须穿着特殊的防寒和抗压服装,或者建造一些温暖和密封的基地。这对人类的科技水平和资源消耗都是一个很大的考验。

其次,大气。木卫三几乎没有大气层,只有一层极其稀薄的氧气层,气压只有地球上的百万分之一。这意味着,人类要在木卫三上呼吸,就必须携带氧气罐,或者利用木卫三的水制造氧气。

而且,没有大气层的保护,木卫三的表面会受到木星的强烈辐射和太阳风的侵袭,这对人类的健康和安全都是一个很大的威胁。木卫三是唯一拥有磁场的卫星,这是一个很大的优点,因为磁场可以为木卫三提供一定的屏障,抵挡一些外来的带电粒子。

但是,木卫三的磁场也有一个缺点,那就是它与木星的磁场相互作用,产生了强大的电流和电压,这会对木卫三的表面和内部造成一些干扰和破坏,比如极光、火山、地震等。这对人类的活动和设备都是一个很大的挑战。

木卫三的重力约为地球的0.15倍,这对人类来说是一个很小的值,可以让人类在木卫三上轻松地跳跃和移动。但是,长期生活在低重力环境中,也会对人类的身体造成一些负面的影响,比如肌肉萎缩、骨质疏松、血液循环障碍等。这就需要人类定期进行一些锻炼和治疗,以维持身体的健康。

木卫三受到木星的强大引力的影响,它会不断地变形,产生了巨大的潮汐力,这会导致木卫三的地震和火山活动非常频繁,对人类的建筑和设施造成巨大的威胁。最后,木卫三受到木星的磁场和太阳风的影响,它会不断地受到高能粒子的轰击,这会对人类的健康和安全造成严重的危害。

如果人类想要移居木卫三,就必须克服这些困难,这需要非常先进的科技和巨大的投入。人类可能需要建造一些特殊的保护舱或者基地,来隔绝外界的寒冷、真空、辐射和地震等危险因素,同时提供足够的氧气、水、食物和能源等生活必需品。

综上所述,木卫三并不是一个适合人类居住的地方,它的环境条件和自然现象都给人类带来了很多的困难和危险。

但是,这并不意味着人类就不能利用木卫三的资源,比如水、矿物质、能量等。如果人类能够开发出一些先进的技术和设备,或者与木卫三的可能存在的生命形式进行一些交流和合作,那么木卫三就可能成为人类探索太阳系的一个重要的基地和伙伴。

参考资料:

1. 木星最大卫星含水量超过地球 或孕育生命.新华网2. 哈勃望远镜发现木卫三冰下海洋:深度10万米.腾讯3. 2031 年 7 月抵达木星,欧空局 JUICE 搭乘 Ariane 5 火箭成功发射 - IT之家.IT之家.2023-04-154. 天文学家首次在木卫三上探测到水蒸气|太阳系|天文学家|卫星.新浪网.2021-07-27

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