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大家好，我是魅力科學(xué)君，今天我們要聊的話題是：科學(xué)家在太陽系外發(fā)現(xiàn)了兩個“水世界”，其儲水量大得令人吃驚，而且還可能存在生命，下面我們就來具體了解一下。
在天琴座方向，距離地球大約219光年的位置上，有一顆被稱為“開普勒-138”（Kepler-138）的恒星，是一顆比太陽小得多的紅矮星，其質(zhì)量與半徑只有太陽的53%左右，它有三顆已確認(rèn)的行星，分別是“開普勒-138b”（Kepler-138b）、“開普勒-138c”（Kepler-138c）和“開普勒-138d”（Kepler-138d）。 在這三顆行星之中，由于“開普勒-138c”和“開普勒-138d”與主恒星的距離既不太遠(yuǎn)，也不太近，剛好位于“宜居帶”范圍之內(nèi)，因此它們就成為了科學(xué)家的重點(diǎn)關(guān)注對象。 根據(jù)多年來的觀測數(shù)據(jù)，科學(xué)家估算出了這兩顆行星的質(zhì)量和半徑，結(jié)果表明，它們就像是一對雙胞胎，其半徑幾乎一模一樣，都是地球的大約1.51倍，質(zhì)量也差不多，都是地球的2.2倍左右。
在得到這些數(shù)據(jù)之后，科學(xué)家據(jù)此計(jì)算出了它們的平均密度約為每立方厘米3.6克，作為對比，地球的平均密度大約是每立方厘米5.5克。 從理論上來講，一顆星球質(zhì)量越大，自身的引力就越強(qiáng)，會把組成自己的物質(zhì)壓得更“密實(shí)”，由于這兩顆行星比地球重多了，因此如果它們是與地球類似的巖石行星，其密度就應(yīng)該比地球大得多，但它們的密度反而還比地球小得多，這就顯得很是奇怪。 對于這種情況，科學(xué)家給出了一種合理的推測——這兩顆星球的組成中，有相當(dāng)一部分是密度比巖石小得多的物質(zhì)。 具體是什么物質(zhì)呢？科學(xué)家首先想到的是氫和氦，它們是宇宙中豐富的兩種元素，但由于這兩顆星球的個頭還不夠大，引力也不夠強(qiáng)，不足以束縛住像氫和氦這樣的輕元素，所以這個可能性很快被排除了。 那么，還有什么物質(zhì)，在宇宙中既常見，密度又比巖石小得多呢？答案幾乎是呼之欲出：水。
眾所周知，水是由氫和氧這兩種元素構(gòu)成，而在宇宙中，氧元素的豐度也相當(dāng)可觀，有這么豐富的原材料，再加上氫和氧很容易“一拍即合”生成水分子，所以，水在宇宙中實(shí)際上是一種分布極其廣泛的物質(zhì)。 重要的是，水的密度遠(yuǎn)低于巖石，所以一個合理的推測就是：這兩顆行星含有大量的水，以至于其平均密度被“拉低”到我們觀測到的數(shù)值。 為了對這個推測進(jìn)行驗(yàn)證，科學(xué)家又對“開普勒-138c”和“開普勒-138d”進(jìn)行了大量的觀測，收集到了更加詳細(xì)的觀測數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)建立了行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)模型，這個模型會模擬在不同溫度和壓力條件下，巖石、金屬、水和氣體等物質(zhì)在行星內(nèi)部的分布方式。 科學(xué)家將模型運(yùn)行出的各種可能結(jié)構(gòu)，與兩顆行星的實(shí)際觀測特征進(jìn)行逐一對比，剔除不符合的數(shù)據(jù)組合，最終得出了一個與觀測最吻合的結(jié)果：這兩顆行星的總質(zhì)量中，有大約50%都是水。
正如前文所言，這兩顆行星的質(zhì)量都是地球的2.2倍左右，而這也就意味著，它們的儲水量比整個地球的質(zhì)量還要多一點(diǎn)，不得不說，這樣的儲水量實(shí)在是大得令人吃驚，畢竟在我們地球上，水的質(zhì)量占比只有地球總質(zhì)量的大約0.023%。 科學(xué)家指出，由于它們都位于“宜居帶”之中，水可以在其行星表面以液態(tài)的形式大量存在，進(jìn)而形成異常深的海洋，根據(jù)估算，其海洋平均深度至少可達(dá)2千公里，而這也就意味著，在這兩顆行星上是不存在陸地的，它們是兩個名副其實(shí)的“水世界”。 不過在這兩顆行星上，水并非都是液態(tài)的，在行星表面，大量的水會受熱變成水蒸氣，這也是它們大氣層中的主要?dú)怏w，而在行星的深處，隨著深度的增加，壓力也會越來越大，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，水就會因?yàn)閴毫薮蠖纬晒虘B(tài)的冰（“冰VII”或“冰X”），在冰層之下，才是它們的巖石核心。
（↑地球與“開普勒-138d”的對比，“開普勒-138c”的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與“開普勒-138d”基本相同） 那么，這兩個“水世界”有可能存在生命嗎？正如我們所知，液態(tài)水是生命存在的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，因此我們可以合理地認(rèn)為，在這兩顆行星廣闊無垠的海洋里，是有可能存在生命的。 不過由于它們的主恒星（也就是“開普勒-138”）還很“年輕”，其年齡大約只有10億年，相對而言，我們的太陽卻形成于大約46億年前，而地球上的生命也是經(jīng)歷了大約40億年的時(shí)間，才演化成如今多姿多彩的生命形式，所以就算那里有生命，也大概率只是一些非常原始的生物，應(yīng)該不可能與現(xiàn)代地球上的生物圈相提并論。 |
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