地球表面約70%是由液態水形成的海洋。如果地球變得光滑並且液態水均勻地分布在地球上,那麽地球的整個表面將被2.65公裏深度的海水覆蓋。地球上似乎有很多水,但事實是地球直徑高達12,742公裏。如果將地球與蘋果進行比較,那麽2.65公裏深的海洋甚至連蘋果的表皮都算不了。
那麽可以說地球上沒有多少液態水,那麽太陽系中哪個星球上液態水最多?這顆行星是木衛三,太陽系中最大的衛星。科學家推測,木衛三擁有至少150億立方千米的液態水,而地球上只有13.8億立方千米。地球上的水量甚至還沒有它的零頭。顯然,這顆行星是太陽系的“超級水庫”。
應當指出,科學家給出的答案不是想象力。這實際上是根據實際的觀測數據逐步獲得的,然後再使用相關理論。讓我們談談科學家如何獲得這一結果。
最早到達木衛三的探測器是“先驅者10”和“先驅者11”,它們幫助科學家確定了木衛三的體積(直徑5262公裏),然後是“旅行者1號”和“旅行者2號”,科學家確定了歐羅巴(1.94g / 立方厘米)根據他們返回的信息,並以此爲基礎得出初步結論,木衛三由60%的岩石和40%的水冰組成。
木衛三的真正探索是後來發射的伽利略探測器。從1996年到2000年,伽利略號探測器對木衛三進行了6次近距離觀測,並返回了大量觀測數據。科學家認爲歐羅巴是太陽系的“超級水庫”的原因是基于以下兩個關鍵數據-旋轉慣性和頻譜。
關于轉動慣量,我們可以簡單地理解爲物體在旋轉運動中的慣性,物體內部的質量分布可以決定其轉動慣量的值,實驗表明,一個質量平均分布的物體其轉動慣量爲0.4,這就意味著,如果一個物體的轉動慣量不等于0.4,就說明該物體內部的質量分布不均勻,具體表現在與0.4這個數值的差距越大,物體內部的質量分布就越不均勻。
對于行星而言,不均勻的質量分布意味著組成它的材料在形成過程中會因重力而有所區別(即,重的材料沉沒而輕的材料浮起)。返回的伽利略探測器數據顯示,歐羅巴的轉動慣量爲0.3105±0.0028,這是太陽系中已知的最小固體物體,這表明歐羅巴的內部材料已經高度區分,即歐羅巴。三個水冰從岩石中分離出來。
根據伽利略探測器返回的近紅外反射光譜數據,科學家發現木衛三表面上有許多水合物,因爲這些物質必須在液態水存在下産生。最高表面溫度只有-151攝氏度,根本沒有液態水,因此科學家認爲,木衛三的表面下有液態水,它們會以某種方式到達行星表面(例如冰)火山),然後形成這些水合物。
上面的分析僅證明了木衛三中存在液態水,那麽爲什麽科學家認爲該行星是太陽系的“超級水庫”?實際上,這是由于著名的哈勃望遠鏡。
木衛三是具有自發磁場的行星,因此木衛三産生的極光不僅受到木星磁場的影響,還受到歐羅巴自身磁場的影響。隨著木星的磁場隨時間變化,在兩個磁場的影響下,木衛三極光環的位置將發生振蕩,如果木衛三內部有液態水的海洋,則它將抵消該振蕩尺度的一部分。
計算機模型表明,如果木衛三內部沒有液態水(或很少有液態水),則其極光環的振蕩範圍應爲5.8±1.3度,哈勃望遠鏡的觀測結果表明,木衛三的這種振動該範圍的平均值爲2.2±1.3度,這表明歐羅巴內部有很多液態水。通過相關計算,科學家得出了以上結論,即:木衛三是太陽系。 “超級水庫”中至少有150億立方公裏的液態水,而地球上的水量甚至沒有零頭。
順便說一句,木衛三擁有稀薄的含氧氣氛,科學家還發現了木衛三上的有機化合物的痕迹,所以在遙遠的將來,如果人類在木衛三生命內的海洋中發現了地球以外的地方,那麽不要太驚訝了。