水是由氢和氧这两种元素构成,而在宇宙中,氢和氧都是很常见的元素,并且它们也很容易发生反应生成水分子,所以水在宇宙中其实算不上什么稀有物质。这就令人好奇一个问题,既然如此,那在宇宙中会不会存在几乎完全由水构成的星球呢?
答案是肯定的,因为在我们太阳系之中,就有这样一颗星球,它距离我们只有十几亿公里,其构成物质有大约94%都是水,只不过由于温度很低的原因,这颗星球上的水都是处于冻结状态。
这颗太阳系中的“大水球”,就是土星的第五大卫星——“土卫三”(Tethys)。“土卫三”的直径约为1062公里,但其质量却只有大约6.1749 x 10^20千克,仅仅相当于月球的大约0.8%,为什么会这样呢?除了它的体积相对较小之外,还有一个重要的原因就是,它的密度很低,大约只有0.984克/立方厘米。
实际上,在已知太阳系里所有具有固态表面的星球中,“土卫三”的密度是最低的,之所以会这样,其实就是因为构成这颗星球的物质,几乎全部都是水冰,这样的情况也使得“土卫三”的反照率相当高,以至于早在17世纪,人们就发现了它的存在。
时至今日,我们对“土卫三”已经有了一定程度的了解,根据已知的探测数据,“土卫三”有一个相对很小的岩石核心,其半径最多不超过145公里,质量大约只占“土卫三”的6%,而其余94%的质量,则几乎全部都是水冰,这么多的水是哪里来的呢?我们接着看。
目前的主流理论认为,太阳系形成于一片巨大的原始星云,在大约46亿年前,这片星云发生了引力坍缩,其中的物质开始不断地向中心区域聚集,随着物质密度和温度的不断升高,太阳首先在星云中心区域形成,而残余的物质则形成了一个围绕太阳旋转的盘状结构,经过不断碰撞和吸积,这些物质最终形成了太阳系中的各种星球。
在此过程中,由于太阳在源源不断地释放出热量,因此在距离太阳较近的区域内,水只能以气态的形式存在,不容易被吸积,而在太阳能量的驱动下,这些水就会大量地向外逃逸,随着距离的增加,太阳的热辐射也会不断减弱,所以当距离达到一定程度时,这些水就会冻结成冰,变得容易吸积。
也正是因为如此,那些形成于距离太阳比较远的区域中的星球,通常都会含有大量的水,例如我们比较熟悉的“土卫六”,就是这样的星球,而作为这些星球中的一员,“土卫三”当然也可以含有大量的水。
但问题是,已知太阳系中富含水的星球,含水量通常都不会超过自身质量的50%,而像“土卫三”这样含水量高达94%的“大水球”,却是“只此一家,别无分号”,这又是为什么呢?
对于这个问题,一个合理的猜测就是,或许“土卫三”是一颗富含水的星球留下的残骸,在遥远的过去,它的“前身”经历了一次猛烈的撞击,这导致了其厚厚的冰层被撞出去了很大一部分。
而在接下来的时间里,这部分冰层逐渐演化成了另一颗星球,也就是现在我们所看到的“土卫三”。当然了,这只能说是一种猜测,实际情况是否真是这样,现在的我们并不能确定。
值得一提的是,科学家认为,“土卫三”并没有像“土卫六”那样的由液态水构成的“冰下海洋”,这是因为它的内部不存在足够的热量。
简而言之,“土卫三”围绕土星公转的轨道偏心率小于0.01,基本上就是一个圆形,这就意味着,在它的公转过程中,土星的引力并不会对其产生明显的“潮汐加热”作用。
另一方面来讲,“土卫三”的岩石核心又很小,其中的放射性元素衰变时产生的热量也很有限,仅凭这些热量,根本不足以维持“冰下海洋”的存在。
因此可以说,“土卫三”是一颗完全冻结起来的星球,尽管构成它的物质有大约94%都是水,但即使是从理论上来讲,在这颗星球上,都不可能存在生命。可以想象的是,或许在不太遥远的未来,太阳系的这颗“大水球”,将会成为人类在太空中大量水的来源。