太陽系裡有多少海洋星球？

在探索太陽系和搜尋新世界的過程中，美國航空航天局（NASA）在意想不到的地方找到了水。水是我們在地球以外搜尋宜居星球和外星生命的重要一環，但它似乎還以令人驚奇的方式，同許多看起來毫不相關的星球聯繫在了一起。

「近年來，NASA的科學活動已經得出了一大批與水有關的驚奇發現，正激勵著我們繼續探索我們的起源，以及宇宙中其他星球和生命的迷人可能性。」NASA首席科學家艾倫·斯托凡（Ellen Stofan）說，「在有生之年裡，我們極有可能找到這樣一個問題的最終答案——在太陽系甚至宇宙里，我們是否孤獨？

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水由氫和氧構成，都是宇宙中最豐富的元素。在恆星間巨大的分子雲中，在新生行星系統的物質盤中，在環繞其他恆星運轉的巨行星的大氣之中，天文學家都找到過水存在的跡象。

天文學家認為，有幾顆星球在地表之下擁有液態水，還有更多的星球上，水以冰或者水蒸氣的形式存在。水存在於彗星和小行星之類的原始天體上，也存在於穀神星（Ceres）之類的矮行星上。在木星、土星、天王星和海王星這4顆巨行星的大氣以及內部，天文學家認為也存在大量濕潤的東西，它們的衛星和光環中也存在大量水冰。

或許最讓人吃驚的水世界，是木星和土星的5顆冰衛星：木衛三（Ganymede）、木衛二（Europa）和木衛四（Callisto），以及土衛二（Enceladus）和土衛六（Titan）。有強有力的證據顯示，它們的地表之下存在海洋。

藉助哈勃空間望遠鏡，科學家最近找到了確鑿證據，證明木衛三擁有一個地下鹹水海洋，很可能夾在兩個冰層之間。    木衛二和土衛二擁有的地下液態水海洋，則被認為直接與富含礦物的岩石接觸，或許擁有我們所知生命所需的3個要素：液態水、生物過程的關鍵化學元素，以及生物可以利用的能源。NASA的卡西尼（Cassini）探測器已經揭示，土衛二是一顆有著活躍冰噴泉的星球。最近的研究顯示，那裡的地下海洋底部可能存在熱液活動，這種環境有潛力維持生物活動。    NASA的航天器還在水星和月球處在永久陰影中的環形山坑內發現了水冰存在的跡象。

在火星上，NASA的探測器已經發現了確鑿證據，表明液態水在久遠的過去曾長期存在於火星表面。好奇號火星車發現了一片遠古河床，曾經存在適宜我們所知的生命生存的環境。

最近，NASA的科學家利用地面望遠鏡，還估算出了火星在億萬年的歷史上損失的水量。他們的結論是，這顆行星曾經擁有足夠的液態水形成一片海洋，覆蓋火星北半球幾乎一半的地表，在某些地區水深甚至超過1600米。可是，這些水都去哪兒了呢？

很明顯，一部分水留在了火星極冠和地表以下。科學家還認為，絕大多數火星的早期大氣都被來自太陽的帶電粒子流剝離，導致這顆行星逐漸乾涸。NASA的MAVEN探測器正環繞火星努力工作，追蹤這樣的氣體流失。

了解水在太陽系中如何分布，向我們透露了大量細節，有助於揭示行星、衛星、彗星及其他天體在大約45億年前，如何從環繞於太陽周圍的氣體和塵埃盤中誕生。靠近太陽的地方，要比遠離太陽的地方更熱更干，因為只有冷到足夠的程度，水才能夠凝結。這條分界線被稱為「凍結線」（frost line），位於現在木星的軌道附近。即使到了今天，這條界線也是大多數彗星上的冰開始融化而變得「活躍」的地方。

科學家認為，早期的太陽系太熱，水無法在地球這樣的內行星上凝結成液體或者冰塊，因此地球上的水必定是後來才被帶過來的，可能是彗星，也可能是含水的小行星。NASA的曙光號（Dawn）探測器正在研究穀神星，它是介於火星和木星之間的小行星帶中最大的天體。研究者認為，穀神星的化學構成富含水分，與太陽系早期將水帶到地球等3顆岩石行星上的天體類似。

木星所含的水量是破解太陽系形成之謎的關鍵失落環節。木星很可能是所有行星中最先形成的，包含了絕大多數沒有被太陽吞併的物質。有關木星形成的主流理論，取決於這顆行星吞併了多少水。為了破解這一謎題，NASA的朱諾（Juno）探測器將從2016年年中開始測量這一重要的數據。

觀測其他正在形成的行星系統，或許有機會讓我們一窺太陽系的嬰幼兒時期，而水在其中扮演著重要角色。比如，NASA的斯皮策空間望遠鏡（Spitzer Space Telescope），已經在一個年輕的恆星系統中觀測到了富含水分的彗星如雨一般落向內側的跡象，很像是我們的太陽系在年輕時經歷過的行星大轟炸。

在研究太陽系外行星的過程中，我們也越來越接近於確認，是否有其他像地球一樣的水世界存在。事實上，對於一顆行星是否適宜生命生存，我們的基本判據就與水緊密相關：每顆恆星都有一個相應的宜居帶，在這個距離範圍以內，行星表面的溫度既不太高也不太低，恰好允許液態水存在。NASA專門尋找行星的開普勒望遠鏡（Kepler）就是據此設計的，在多種類型的恆星周圍尋找宜居帶內的太陽系外行星。

開普勒望遠鏡最近確認的太陽系外行星已經超過1000顆，它的數據證實銀河系裡最常見的行星只比地球稍大一些。天文學家認為，這類行星中的許多可能完全被深海覆蓋。作為開普勒的後續任務，K2任務將繼續監測星光，發現新的行星。    NASA未來的TESS任務（凌星太陽系外行星巡天衛星）將在太陽附近的明亮恆星周圍搜尋地球大小和超級地球大小的行星。它將發現一些可能含水的行星，NASA的下一代大型空間望遠鏡——韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope）將有能力仔細檢測這些特殊星球的大氣成分。

我們很容易忘記，地球上幾乎隨處可見的水，會和太陽系乃至宇宙存在如此緊密的關聯。但我們的水來自某處，太陽系內每一顆星球上的水，都有著同一個起源。所以，下一次你喝水的時候，不妨想一想，你喝下去的水可能曾是一顆彗星的一部分，可能與火星表面早已消失的海洋同源。而下一次抬頭仰望星空的時候，也不妨想一想，夜空中或許到處都是跟地球一樣的行星，那裡也有浪花在拍打著外星球的海岸。

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