宇宙中是否存在一種全是水的星球,就像水珠一樣漂浮在宇宙中?對於這個問題,可能有人會認為,宇宙大得令人無法想象,其中的星球數量也是多得難以計數,正所謂“林子大了什麼鳥都有”,在眾多的星球中,我們並不能排除這種星球存在的可能性,然而實際情況卻並非如此。
宇宙中的水是怎麼來的?
想要得到水,首先得需要氫元素和氧元素,其中氫元素在宇宙中可以說是“隨處可見”,因為氫原子其實就是由一個質子和一個電子組成,結構非常簡單,所以在宇宙誕生之後沒多久,氫元素就已經大量地存在了。
而氧元素的出現,則需要透過恆星內部的核聚變來進行“加工”,其過程大概是:在恆星的內部,氫原子核首先透過“質子-質子鏈反應”聚變成氦原子核,然後氦原子核會透過“3α過程”聚變成碳原子核,在此之後,碳原子核又會和氦原子核發生聚變,最終生成氧原子核。
在恆星消亡之後,這些氧元素才會被釋放到宇宙空間,接下來,就是宇宙中的氫元素和氧元素透過化學反應生成水分子(H2O)。
根據反應“場所”的不同,這可以分為“氣相反應”(Gas phase reaction)和“氣粒反應”(Gas-grain reaction),前者是在宇宙中的分子云中發生,後者則是在宇宙塵埃表面發生,相對而言,宇宙中的水分子大部分都是來自於後者。
為什麼說宇宙中不可能存在全是水的星球?
透過以上所述我們可以知道,宇宙中凡是有水分子大量存在的地方,必定也會存在著大量的宇宙塵埃以及其它的雜質,因此可以說,在宇宙中,全部由水分子構成的星球存在的可能性基本上等於零。
退一步講,即使在機緣巧合下,宇宙中真的存在全部由水分子構成的星球,它也不可能是“全是水的星球”,為什麼這麼說呢?
從嚴格意義上來講,水被定義為“無色、無味的透明液體”,所以“全是水的星球”應該是一種液態星球,這樣它才可以做到“像水珠一樣漂浮在宇宙中”。
上圖為水的三相變化圖,我們可以看到,在壓強不足的情況下,只可能存在冰(固態)或者水蒸氣(氣態),而不可能存在水(液態)。
由此可見,假如宇宙中真的存在一顆全是水的星球,那麼它就必須同時滿足兩個條件,一個是它必須位於某顆恆星的宜居帶中(這樣才能獲得足夠的熱量),另一個則是它必須要有一個較厚的大氣層(這樣才能獲得足夠的壓強)。
然而恆星在向外釋放出光和熱的同時,還會不斷向空間釋放出大量的帶電粒子流,這些帶電粒子流的速度極快(一般都可以達到每秒鐘數百公里),如果沒有受到阻擋的話,它們很快就可以將星球的大氣層“吹”走。
實際上,我們的地球隨時都在遭到來自太陽的帶電粒子流的衝擊,只不過地球有一個強大的磁場,能夠使帶電粒子“繞道而行”,所以地球的大氣層才不會被“吹”走。
地球之所以有磁場,是因為地球擁有一顆熾熱的鐵鎳核心,很顯然,一顆全是水的星球是不可能有這種核心的,而這也就意味著,這種星球並不會有磁場。
因此可以說,就算我們將一顆擁有較厚大氣層的“全是水的星球”放在恆星的宜居帶上,它也不能長時間地存在。
可以想象的是,這顆星球的大氣層將很快被來自恆星的帶電粒子流“吹”走,接下來,它表面的水將不停地轉化成水蒸氣,並持續地被“吹”走,隨著時間的流逝,這顆星球很快就會消失在宇宙之中。
值得一提的是,在這個過程中,來自恆星的短波輻射(如紫外線)還會不停地破壞水分子的化學鍵,將其分解成氫元素和氧元素,這無疑會使這顆星球消失得更快。
小結
總而言之,宇宙中是不可能存在“全是水的星球”的,當然了,如果只是表面全都是水的星球,那倒是可以存在的,比如說與地球類似的,處於恆星宜居帶的岩石行星,如果水再多一些,就可以成為這樣一顆星球。
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