水，躲在你不知道的地方

王思潮

对地外生命和外星文明的探寻已成为当代天文学两大热点之一（另一个是暗物质和暗能量），而水或其他合适的液体是地外生命和智慧生物出现的首要条件。科学家已经在太阳系的多颗星球上发现了水的痕迹。

1

月球

在很长时间里，天文学家都认为月球是一颗没有大气、异常干燥的无水星球。2009年9月，印度“月球飞船1”号探测器项目的科学家发表研究报告，公布了有关月球南北两极的土壤中存在水的证据。

2

同年，美国的月球陨石坑观测和感应卫星（简称LCROSS），在10月9日“半人马座”火箭撞击月球90秒后从撞击地上空掠过，用分光计扫描其成分，对撞击造成的月球尘羽流进行了检测，将所得信息传回地球。4分钟后，完成任务的LCROSS也撞向月球南极。美国航空航天局的月球勘测轨道探测器和地面天文设施负责分析LCROSS撞击所溅起的物质。11月14日，LCROSS探测项目科学家、美国航空航天局艾姆斯研究中心首席研究员安东尼·科拉普雷特说：“我们真是欣喜若狂！LCROSS和‘半人马座火箭撞击月球后的高角度蒸气羽流和喷出物幕流中都存在水。这表明月球南极凯布斯陨石坑中存在水冰。”

2009年12月至2010年6月之间，美国航空航天局的月球勘察轨道探测器通过微型射频技术雷达对月球南极的沙克勒顿陨石坑探测了三次，在陨石坑阴影区检测到了水或者冰的信号。微型射频技术雷达可穿透一两米的深度，发现隐藏在地表之下的水或者冰物质。

科学家最后确认，沙克勒顿陨石坑表面的水冰物质占到总量的5%至10%。这是一个重大发现，表明月球南北两极土壤中天的水冰含量相当可观。

找到水对人类未来的探月计划具有重大的推动作用，因为它不仅可以用作饮用水的来源，也能用作燃料。而且，既然在月球这样干旱的星球都发现了水，其他星球存在水或其他合适液体的希望更大了。

现在，美国航空航天局和加拿大太空局正在开发一款新型月球探测车，希望能在10年内发射到月球上去。这个项目名为“风化层和环境科学以及氧气和月面挥发提取”。最近，这款月球车正在夏威夷的火山岩床进行测试。它可以在月球表面钻个洞，然后加热里面的物质，在水份被蒸发出来后测量水的含量。

土卫六

3

土卫六是土星最大的一颗卫星，直径是月球的1.5倍，有着与地球类似的地表。它还是太阳系唯一拥有浓厚大气层的卫星，大气层富含碳，与原始地球相似。

“卡西尼”飞船的观测发现，土卫六的北极和南极地区存在若干充满液态物质的湖泊。到目前为止，除地球之外，人类探测器只在土卫六表面发现有湖泊存在。2009年7月8日，“卡西尼”号探测器的可见光与红外成像分光仪拍摄到来自土卫六的光斑，在排除其他因素后，已确认光斑来自一个名为“克拉肯·马雷”的湖泊。这个湖泊面积约40万平方千米，比地球上最大的湖泊里海还要大，位于土卫六北纬71°、西经337°。

美国航空航天局喷气推进实验室的行星科学家鲍勃·帕帕拉多说：“这张照片透露了有关土卫六的很多信息，比如它有厚厚的大气层、表面有湖泊，就像一个光怪陆离的地球。对于人类来说，它既有令人熟悉的地方，也有令人完全陌生的感觉。”

土卫六湖泊的主要成分可能是液态甲烷，估计是由甲烷雨降落形成的。“卡西尼”号探测器还发现，土卫六可能也像地球一样，存在活跃的“水文循环”，只不过这个循环的主角是碳氢化合物。

科学家还在土卫六云量密集的天然电场发现了电流活跃的迹象，类似于地球的闪电辐射能量，这说明在土卫六冰壳以下可能是由水和氨组成的海洋。闪电与生命起源密切相关，这一特征暗示了土卫六具有孕育生命的可能性。

天王星及其卫星

4

天王星的质量大约是地球的14.5倍，是类木行星中质量最小的，密度是1.29克/立方厘米，只比土星高一点。直径虽然与海王星相似（大约是地球的4倍），但质量较低。这些数示，它主要由各种各样的挥发性物质，例如水、氨和甲烷组成。天王星内部冰的总含量还无法确切知道（根据模型的不同有不同的结果），粗略估计，是地球质量的9.3倍至13.5倍。

天王星的标准模型结构包括三个层面：中心是岩石构成的核，中间是冰构成的幔，最外面是氢和氦组成的外壳。这里的冰并不是一般意义上的冰，而是由水、氨和其他挥发性物质组成的热且稠密的流体。这些流体有高导电性。

对天王星大气层的光谱研究显示，其主要成分是氢和氦，还包含较高比例的由水、氨、甲烷等结成的“冰”，以及可以探测到的碳氢化合物。其外部的大气层具有复杂的云层结构，水在最低的云层内，而甲烷组成最高处的云层。

目前已知天王星有27颗天然卫星，都由冰和岩石组成，大约是50%的冰和50%的岩石。在这些卫星中，天卫一有着最年轻的表面，上面只有少许的陨石坑，天卫二看起来是最老的。天卫五拥有深达20千米的断层峡谷、梯田状的层次和混乱的变化，形成令人混淆的表面年龄和特征。天卫五过去的地质活动被认为源于在其轨道比目前更偏心的某个时候，受到了潮汐加热的影响。偏心的原因大概与天卫二轨道共振有关。与地幔上涌相关的外部运动，很可能是天卫五赛道般“运河”的起源。海王星及其卫星

海王星是介于地球和巨行星之间的中等大小的行星：它的质量是地球的17倍，是木星质量的1/18。因为它的质量较典型类木行星小，而且密度、组成成分、内部结构也与类木行星有显著差别，常和天王星一起被归为类木行星的一个子类：冰巨星。

海王星的内部结构和天王星相似，行星核是一个质量不超过地球的、由岩石和冰构成的混合体。海王星地幔的总质量相当于10个至15个地球质量，富含水、氨、甲烷和其他成分。作为行星学惯例，这种混合物被称为冰，虽然其实是高度压缩的过热流体。甲烷、氨和水的含量越靠近地表越高。

海王星有14颗已知的天然卫星，与天王星的卫星一样，也都由冰和岩石组成。其中最大的，也是唯一拥有足够质量成为球体的海卫一在海王星被发现17天以后就被威廉·拉塞尔发现了。与其他大型卫星不同，海卫一运行于逆行轨道，说明它是被海王星俘获的，可能曾经是一个柯伊伯带天体。它与海王星的距离足够近，使它被锁定在同步轨道上。它将缓慢地经螺旋轨道接近海王星，当它到达洛希极限时将最终被海王星的引力撕开。

5