地球環境的特殊性超乎想像,宇宙中的水資源同樣稀缺

2020-08-25 宇宙科學室

地球是人類賴以生存的星球,就算人類在宇宙當中尋找到了一個非常適合人類居住的星球,人類也同樣離不開我們的母星地球。這不僅僅是因為地球是我們的發源地,更是因為它是人類基因的製造地,外星星球只適合移居,但它會改變人類的基因協調方式,說明白了就是移居的人類如果不在地球人類的協調之下生活,那他們就會成為另外一個物種。

另外一個特殊性,就是地球的氧氣和水資源的特殊性,氧氣的特殊性就不用解釋了,其在系外星球的含量比水資源含量都要少很多,以致於人類到現在為止也沒有確認任何一顆存在大量氧氣的星球。但是水資源不同,它的含量比在同等條件下比氧氣含量高出許多,但對於宇宙來說,對於人類來說,水資源同樣是稀缺和可望不可即的資源,人類目前仍然只能在地球上通過精華和循壞使用來使用地球上含量很少的淡水資源。

冰川,地球淡水資源的部分來源之處

儘管水資源含量的稀缺是一個大問題,但人類對於地外星球水資源的研究從未停止過,迄今為止,對系外行星大氣構成的最廣泛的調查挑戰了行星形成理論以及在其他世界尋找水的挑戰。一項新的研究發現,許多距離地球的遙遠的世界都擁有水資源或者水蒸氣,系外行星中的水資源雖然很常見,但是其含量卻是出乎意料地稀缺,含量少於科學家們的預期含量。

研究人員說,這些發現可能揭示了行星的形成方式,包括我們太陽系中的行星。科學家檢查了天基和地基望遠鏡收集的19顆系外行星的大氣數據,這些地外世界的溫度範圍較大,從20攝氏度到2000攝氏度,體積大小不一,形狀卻大致相同。

雖然地外擁有水蒸氣的行星數量多,但淡水資源的含量卻與地球類似,極度稀缺

科學家發現,在他們進行研究的外星世界中,水蒸氣都很普遍,在19個被探索的行星中有14個行星存在水蒸氣。天體化學專家們正在詳細測量系外行星中水蒸氣的事實,因為他們尚未對自己太陽系中的巨型行星進行任何有效的水探測,與我們自己的太陽系相比,利用系外行星可以更好地測量水。

除了水之外,在巨大的系外行星大氣中最常發現的化學物質是鈉和鉀。鑑於科學家對我們太陽系行星的了解,在系外行星中發現的鈉和鉀含量與預期一致。但是,水蒸氣含量水平明顯低於預期。研究人員對這些系外行星應該擁有多少水的預測是基於我們太陽系中的氣體巨人——木星可能潛伏著多少水,但這一點仍不確定,包括美國宇航局目前的朱諾號任務在內的多項研究來探測木星大氣中的水就已經面臨到了許多挑戰。

氣態巨型行星,木星

由於木星太冷,任何水蒸氣都會從大氣中凝結出來,所以我們看不到它。對太陽系氣體巨人應該擁有多少水的預測又是是基於巨行星土星大氣中相對於氫的碳含量顯著高於太陽的碳含量。先前的研究表明,這種「超太陽能」的豐度起源於太陽系的形成,那是的大量碳載冰和塵埃掉落或積聚在了巨型行星土星之上。

先前的工作還表明,在巨型行星的大氣中,除碳以外,某些元素的豐度應同樣高,尤其是氧氣,它是宇宙中氫和氦之後含量最高的元素。因此,這表明水是宇宙中最常見的含氧分子,在巨行星的大氣中也應該過量,而隨著這些星球的形成,它們以冰的形式迅速增加。

研究表明,當形成巨型行星時,降落到其中的冰量可能比以前想像的要少。例如,如果巨型行星是通過從新生恆星周圍的原行星盤中吸收物質而形成的,則這些世界可能會吸收不同水平的化學物質(例如水),這取決於它們的形成位置以及它們在原行星盤中的移動方式。

淡水來之不易,保護水資源,節約用水,人人有責

可能有一種方法可以製造出一個氧氣和水含量不足的巨型行星。通過觀察系外行星,我們正在重新考慮行星如何在我們自己的太陽系中形成。地球上任何有水的地方幾乎都有生命,因此,發現其他行星系統中的水比預期的少,可能表明我們在宇宙中其他地方所擁有的生命機會也更低。不過,如果我們將其地球類比,就會發現宇宙水含量就與地球相似,極度缺乏淡水資源。因此,我們關於系外行星水存量較低的發現對於它們的可居住性不一定是壞消息。

為什麼要尋找宇宙中的水資源,或許每個人都能想明白,現在不可否認的是人類在循環使用淡水資源,但是每天也有許多的水資源因為人類活動而成為工業廢水,甚至是流失,曾經的一項研究表明,地球上的水蒸氣一部分會隨著大氣在接近大氣層的地方消散。在一部科幻電影當中,外星蟲族因為水資源的爭奪看上了地球,與人類發生星際戰爭。在戰爭停止之後,它們仍然在宇宙各地尋找水資源,讓它們得到能夠讓它們生存的資源。誰知道未來的某一天人類會不會與他們一樣呢?

人類的發展伴隨著資源的流失,當人類成為太空智慧生物時,也就是爭奪水資源開始之時。同樣,水也是人類尋找地外生命存在的主要證據之一,保護水資源,人人有責,生命之源。缺其不可。


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