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【腦洞系列】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?
2021/09/10
2021/09/10
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

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?對于這個問題,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,則需要通過恒星內部的核聚變來進行「加工」,其過程大概是:在恒星的內部,氫原子核首先通過「質子-質子鏈反應」聚變成氦原子核,然後氦原子核會通過「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。

在恒星消亡之後,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通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雲中發生,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于後者。

為什麼說宇宙中不可能存在全是水的星球?

通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于零。

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,一個是它必須位于某顆恒星的宜居帶中(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)。

然而恒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」放在恒星的宜居帶上,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恒星的帶電粒子流「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,來自恒星的短波輻射(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,處于恒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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