漫步太陽系的海洋世界

漫步太陽系的海洋世界

海洋的故事就是生命的故事

海洋定義了我們的家園,覆蓋了地球的大部分表面,並驅動著主宰我們陸地和大氣的水迴圈。但海洋故事遠不止於此,深入宇宙深處,我們將置身於一個更加豐富的海洋世界大家庭中,它跨越了我們的太陽系甚至更遠。。。

海洋的起源

水的最初起源是什麼?

水分子是由一個

氧原子

和兩個

氫原子

組成的。

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是在大爆炸中產生的,而氧是在比太陽質量更大的恆星的核心中產生的。大量的水,以氣態的形式,存在於我們銀河系巨大的恆星搖籃中。

哈勃太空望遠鏡凝視螺旋星雲,發現了水分子。氫和氧,透過不同的過程形成,結合在這顆瀕死恆星的噴射大氣中形成水分子。

獵戶座星雲中存在水分子,至今仍在形成。星雲主要由氫氣組成,其他分子則相對稀少。即便如此,這個星雲是如此巨大,它每天產生的水足以填滿地球的海洋60倍。水,以及在這些恆星溫床中產生的其他分子,成為形成新行星系統的原料。

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獵戶座星雲

在圍繞其他恆星形成的行星系中,水分子非常豐富。在有2000萬年曆史的Beta Pictoris恆星周圍發現了水分子,那裡有一個巨大的塵埃和氣體盤,暗示著彗星、小行星和年輕行星之間的碰撞。

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Beta Pictoris

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水是如何到達地球的?

小行星

彗星

是太陽系形成時留下的碎片,它們富含

這些小天體是

時間膠囊

,包含著關於太陽系在45億年前是什麼樣子的誘人線索。

大多數小行星在火星和木星之間繞太陽執行,但也有許多小行星離地球更近,甚至越過我們的軌道。彗星在太陽系的外圍區域被發現,要麼在冥王星軌道之外的柯伊伯帶,要麼在廣闊神秘的奧爾特雲中,奧爾特雲可能延伸到最近的恆星的一半。

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數十億年來,無數彗星和小行星與地球相撞,為地球提供了豐富的水資源。

海洋中的化學標記表明大部分水來自小行星

。最近的觀測表明,在小行星和彗星內部存在冰,甚至可能存在液態水。

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地球上的海洋

地球上的水非常豐富,大約

71%

的地球表面被水覆蓋。

地球上有超過

3.26萬億加侖

的水,地球上的海洋包含了地球上

96.5%

的水。

地球上只有不到

3%

的水是淡水(可用來飲用)。

地球上

三分之二

以上的淡水被鎖在冰蓋和冰川中。

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海平面的變化將影響地球上的每一個人,幾十年來,NASA一直在監測這些趨勢。

隨著全球氣溫的升高,海洋的反應是擴張。事實上,海平面正在以每年0。33釐米的速度上升。

格陵蘭冰蓋正在以每年

2870億噸

的速度融化,南極冰蓋正在以每年

1340億噸

的速度融化,兩者都將是海平面上升的因素。

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全球變暖

地球上的海洋充滿了生命,這使得海洋的顏色發生了變化,從太空中都可以看到。

微小的植物,浮游植物,開花數百英里,給海洋著色,給我們提供了關於複雜的海洋生態系統的線索。

風、溫度、鹽度和其他力量

的驅動下,海洋表面的洋流覆蓋著我們的星球。有些在廣闊的海洋盆地以明確的流動跨越數百至數千英里。另一些則侷限於特定區域,形成緩慢移動的迴圈水池。這種視覺化是基於實地觀察和NASA衛星收集的資料。

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消失的海洋

太陽系的行星會隨著時間流逝而失去它們的海洋嗎?

答案是肯定的。

數十億年前,

金星

可能是太陽系的第一個海洋世界。金星缺乏強大的磁場,而在地球上,這有助於保護我們的大氣層。失控的溫室效應使溫度升高到足以煮沸那些由於太陽風逃逸到太空中的水。

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火星

曾經更像地球,有厚厚的大氣層,豐富的水和全球性的海洋。

數十億年前,火星失去了具有保護作用的球體磁場,這使得它很容易受到太陽的影響,

太陽風和太空天氣

。MAVEN任務已經測量到火星繼續以每小時近400公斤的速度向太陽失去大氣層。

科學家估計,火星已經失去了數十億年前大約

87%

的水。

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火星水變化歷史圖

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曾經的火星海洋

火星上大部分剩餘的水被凍結在冰帽中或被困在土壤下,但在當地的夏天,可以看到少量泥濘的鹹水沿著火星山坡流下。

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現在的火星

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太陽系中的海洋世界

我們太陽系中的還有哪個世界擁有自己的海洋?

地球

並不是太陽系中唯一的海洋世界。其他星球上的水以不同的形式存在於

衛星

矮行星

甚至

彗星

上。

大氣中的

冰、水蒸氣

和其他星球上的

海洋

為探索地球之外的生命提供了線索。

科學家們強烈懷疑

木衛二

的冰層下存在著一層含鹽海洋。來自其母行星木星的潮汐加熱,維持了海洋的液態狀態,也可能在衛星的外殼上形成部分融化的湖泊。在2014年和2016年,哈勃望遠鏡發現了可能的水柱從衛星表面噴發出來,這可能是即將到來的克利伯任務的絕佳目標。

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木衛二

木衛三

是太陽系中最大的衛星,也是唯一有自己磁場的衛星。最近的研究表明,存在一個大型

地下鹹水海洋

。事實上,木衛三的地殼和地核之間可能夾著好幾層冰和水。

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木衛三

木衛四

隕石坑的表面位於冰層的頂部,據估計冰層厚度約為200公里。據認為,冰層下面可能有一片至少10公里深的海洋。

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木衛四

科學家們預測,在

土衛二

南極的一層30至40公里厚的冰殼下,有一個大約10公里深的區域性水庫。這種地下海洋被認為是衛星上令人印象深刻的噴流的源頭,這些噴流從衛星表面的深裂縫(被稱為“虎紋”)噴射出來。2015年,

卡西尼號

飛越了這些羽流,發現了氫,這是生命的三種基本必需品之一。

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土衛二

土衛六

被認為有一個含鹽的地下海洋,與地球上的死海一樣鹹,從它的冰殼下50公里開始。也有可能土衛六的海洋很薄,夾在冰層之間,或者很厚,一直延伸到這顆衛星的岩石內部。

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土衛六

研究表明

土衛一

要麼是地下海洋,要麼是地核形狀像足球。如果土衛一隱藏著液態水海洋,那麼它就位於衛星表面下25至30公里處。

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土衛一

海衛一

上活躍的間歇泉噴出氮氣,使這顆衛星成為太陽系外已知的活躍世界之一。火山的特徵和裂縫標誌著它冰冷冰冷的表面,可能是過去潮汐加熱的結果,可能存在地下海洋,但尚未得到證實。

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海衛一

有高聳的水冰山脈和流動的氮和甲烷冰冰川,

冥王星

是一個令人驚訝的活躍的世界。數百英里長的神秘斷層線可能表明,冥王星有一個隱藏的地下海洋。

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冥王星

太陽系以外的海洋世界

其他恆星周圍的行星上會有海洋嗎?

在一顆大約海王星大小的行星上發現了水蒸氣,已知最小的系外行星有水。

HAT-P-11b

位於120光年之外的天鵝座,繞其恆星執行5天。這個星球可能太溫暖了,不適合海洋,但有水蒸氣和清澈無雲的天空。

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HAT-P-11b

開普勒-22b

是第一顆被確認進入恆星宜居帶軌道的行星。宜居帶是指恆星周圍的區域,在該區域,液態水可能存在於其表面。開普勒-22b是一個“超級地球”,大約是地球的2。4倍大。科學家還不知道這顆行星是由岩石、氣體還是液體組成的。

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開普勒-22b

開普勒-452b

是一個接近地球大小的星球,位於類似太陽的恆星居住區。這顆恆星比地球的太陽大10%,亮20%。這顆行星大約比地球大60%,公轉週期為385天,略長於地球。開普勒-452b大約有60億年的歷史,比我們的太陽系稍早。

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開普勒-452b

開普勒-62

的五顆行星圍繞著一顆大小為太陽三分之二、亮度只有太陽五分之一的恆星執行。該系統已有70億年的歷史,比我們的太陽還要古老。

開普勒-62是兩個宜居帶行星——

開普勒-62f和開普勒-62e

的家園。開普勒-62f每267天公轉一週,只比地球大40%,使它成為已知的另一顆恆星宜居帶中最小的系外行星之一。

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開普勒-62

*文章內容譯自NASA官網