水已不再是地球的專利，太陽系有哪些星球有水？

茫茫宇宙水漫漫

在很多人的印象里，地球也許是太陽系中唯一存在巨大水量的星體。在它5.1億平方千米的表面積里，海洋覆蓋了其中的71%，佔據了3.6億平方千米，而陸地面積只佔了29%。

不過在最近幾十年里，科學家結合多項研究結果證明，水的身份，已經從曾經的「稀缺之物」轉變成了宇宙的基本成分，在許多地方都能尋覓到它的蹤跡。2011年，天文學家在英仙座發現了一個噴發著巨大水流的遙遠星體。據測算，其水流量相當於亞馬孫河的1億倍，灌溉著周圍的宇宙空間。在宇宙中的巨大塵埃雲霧中也有水的成分，星際空間則處處都有自由移動的水分子，甚至還有那些在遙遠恆星周圍的「水行星」（表面全是水）。它們無不證明著：水的存在是宇宙中的普遍現象。

即便在我們所處的太陽系中，水的儲備量也同樣大得驚人。木星和土星某些衛星上的含水量之多令人難以想像，其中土衛二

和木衛三

的地下海水量很可能超過了地球全部海水量。而火星也曾存在過液態水，科學家估計，其存水量大大超過北冰洋。

宇宙中最大的「水庫」也許位於奧爾特星雲（Oort cloud）中，天文學家假設它是一個包圍著太陽系的球體雲團，其中布滿了彗星。

關於太陽系中水的來源，科學界一直眾說紛紜。其中比較主流的有兩種觀點：一種認為水是在太陽系形成之時，由冰電離而成的；另一種則認為水原本就存在於太陽系誕生前的寒冷星雲中。

來自美國密歇根大學天文系的科學家則為第二種觀點提供了證據：他們發現，地球上超過50%的水可能早在太陽系誕生前就已生成。研究結果證實，太陽系中的水有部分來自於太陽系形成前的星際介質。這極有可能幫助我們解開水是如何及何時存在於太陽系中的謎團，並為我們在太陽系的其他星球上尋找水提供幫助。

領導這項研究的伊爾莎·克里夫斯（Ilse Cliffs）博士指出：「在太陽系誕生初期的環境條件里，並不適合水分子的合成，這說明水只可能來自於富含化學元素的外部星雲。更令人不可思議的是，這些冰在太陽系的誕生過程中倖存了下來。」

為了確定水的「年齡」， 研究人員決定從氫的同位素氘入手，分析各種環境下形成的水中的氫和氘之間的比率。科學家構建了專門的計算機模型，來比對彗星、行星、隕石及地球海洋水中氘的丰度（相對含量）。他們發現，這些樣本的比率均高於正常情況下太陽系中氘的比率。

如果水是在寒冷的星際介質環境中形成的，那麼氘對氫的丰度比就會較高，最高可達1%左右。倘若水是在太陽系形成時的較熱環境中形成的，那麼這個數值就會較低，只有0.002%左右。但無論是彗星、行星、隕石還是地球海洋，其丰度比的實際觀測值都介於這兩個極端之間，比如地球海洋中的兩者丰度比是0.016%。

研究人員又模擬了太陽誕生時的星際環境並研究了含氘重水的形成過程，結果發現太陽系本身形成重水的效率極其低下。如果沒有來自星際介質的那部分水，我們根本無法解釋行星、隕石及地球海洋中的氘氫丰度比。這隻能說明一點：多出的那部分氘並非來源於太陽系，而是來自氘丰度更高的寒冷星際空間。

克里夫斯表示，在我們每天喝的水中，有一部分很有可能比太陽系還要「年長」。他們推測，在地球海洋中，大約有7%～50%的水來自星際介質。而對彗星而言，這個比例很可能是14%～100%。

或許，宇宙中還存在著許多類似太陽系的系統，它們在星際介質的幫助下，同樣具備了誕生生命的條件，人類極有可能會找到另一個孕育著生命的「地球」。

天上有顆水做的星

木衛三是圍繞木星運轉的一顆衛星，它的直徑約為5300千米，是太陽系中最大的衛星。

其實，許多科學家都曾推測木衛三的冰蓋下隱藏著一片鹹水海洋。不過，來自美國宇航局加州噴氣推進實驗室的天體生物學家史蒂夫·萬斯（Steve Vance）稱：「我們在『伽利略號』太空船以及哈勃太空望遠鏡傳回的數據的幫助下，已經證實了這一猜測，這讓我們對木衛三內部的海洋結構有了更貼近真實的認識。」

木衛三的海洋位於厚度約15萬米的冰蓋下，深度約為10萬米，是地球海洋平均深度的300倍。它擁有十分巨大的水量，或許是地球海洋水量的25倍。而且那裡溫度適宜，足以讓其保持液狀形態。

由於擁有冰塊和液態海洋，而且兩者交錯堆疊，因此，木衛三上的水形成了一種類似多層三明治的結構：頂層的冰覆蓋了衛星的表面，下面是一層液態水，接著是第二層冰，其下還有一層液態水，最後在海底岩石上面，還有一層冰和水。

木衛三和地球一樣，也擁有一個流動性的富鐵內核，這一內核的對流運動使它成為太陽系中已知的唯一擁有磁圈的衛星。在木衛三少量磁圈和木星更為龐大磁場的雙重引力作用下，兩條極光帶出現在木衛三的高磁緯地區。在木星自轉時，它的磁場會發生變化，進而引起木衛三的極光帶出現晃動，但「動作幅度」並沒有想像的那麼大。藉助計算機模型，科學家發現，正是木衛三表面下的一片鹹水海洋在「抵抗」木星的磁場引力。

科學家猜測，海洋的鹽分極有可能來自於某種硫酸鎂鹽。為此，他們還對木衛三內部的海洋進行了計算機建模，並在實驗室中模擬了此類鹹水海洋生成及運動的方式。雖然目前還沒有確定這些鹽分的來源，但研究人員表示，鹽度會對海洋產生實質性的影響——如果鹽分豐富，那麼木衛三上的液態水就可以獲得足夠的密度，並沉降到底層。這也意味著液態水可以在岩石上面流動，從而提供適宜微生物生存的環境，這種構造大大提升了該星球上孕育生命的可能性。要知道，地球最初的生命形態正是在海底岩漿噴射口附近誕生的，這種類似的水與岩石的相互作用，或許也曾在木衛三上發生過。

木星作為太陽系中最有可能出現生命跡象的行星，一直受到科學家的高度關注。在歐洲空間局的木星系統探測任務中，「木星的冰衛星探測者」探測器尤為引人注目。該探測器計劃於2022年發射，預計於2030年抵達木星軌道。而它的主要任務，就是研究木衛二、木衛三和木衛四這三顆地表下可能存在海洋的衛星，以證實它們表面是否含有潛在適合人居環境的液態水體，以及存在生命的可能性。

2012年5月2日，歐洲空間局宣布將木星系統探測任務納入其宇宙願景科學計劃。科學與機器人探索部門主任希門尼斯·卡涅特（Jimenez Canete）教授表示：「這項宏偉計劃是未來探索外太陽系的必經之路，其中包括兩大重要主題：第一，行星形成和生命出現的條件是什麼；第二，太陽系是如何運轉的。該計劃必將成為一個成果豐富且令人激動的科學項目。」

冰與火之歌

火星，是在科學家眼裡極有可能孕育生命的另一顆行星。近20年來，人類利用高分辨成像、光譜、質譜、雷達、中子分析等多種手段探測火星，並獲得了一系列數據。結果表明，早期的火星表面確實曾有水，而且還存在過適宜生命繁衍的環境。

美國科學家通過夏威夷凱克天文台（W.M. Keck）等地的地面望遠鏡，對火星進行了長達6年的觀測。他們推測，大約在43億年前，這顆行星還擁有很豐富的液態水資源。由於火星表面的起伏趨勢，導致很多河流由南向北流動，並匯聚成海洋，佔據了火星北半球幾乎一半的面積。這些水的總體積估計超過2000萬立方千米，而北冰洋也僅有1700萬立方千米而已。此外，火星海洋的局部水深可能超過1.6千米。假設讓液態水覆蓋整個火星表面，其平均水深可達137米。

雖然直到現在，人類發射到火星的探測器都還沒有找到其存在生命的直接證據。但科學家又想到了另一種尋找生命線索的途徑——來自火星的隕石。目前，地球上被國際隕石學會承認並命名的火星隕石共有120多塊！

去年，由中國、德國、瑞士和日本科學家組成的研究團隊，對2011年墜落在摩洛哥沙漠中的一塊灰黑色火星隕石進行了研究，國際隕石學會根據當地地名將其命名為「提森特」。雖然這塊在宇宙中遨遊了70萬年的隕石只有拇指大小， 6克重，但卻是目前地球上最「新鮮」的火星隕石，幾乎無異於直接從火星上採樣而來，非常珍貴。

利用激光拉曼光譜儀和化學分析，科學家在「提森特」里檢測出10多顆碳顆粒。它們非常細小，還不到頭髮絲的十分之一，成分為乾酪根，類似於煤，是有機質。此外，研究人員還從火星隕石中發現了輕碳同位素增多的現象，這是火星上可能存在過生命的有力證據。領導這項研究的中科院地質與地球物理所研究員林楊挺解釋說：「地球上的生物作用會使有機物中輕碳同位素變多，古生物學家就是通過古老岩石中碳同位素的變化來判斷它是否與生命有關。」

此次研究活動在科學界也引起了廣泛關注，不少科學家表示，這是人類自探測火星以來，證明火星可能曾有生命存在的最令人鼓舞的科學論據。

也許在人類眼裡，地球曾經的標籤是「唯一」。可如今，隨著科學家在宇宙中發現越來越多的生命之源——水，水已不再是地球的專利。不過，未知與神秘不也正是宇宙和生命的魅力所在嗎？