在探索太陽(yáng)系和搜尋新世界的過(guò)程中，美國(guó)航空航天局（NASA）在意想不到的地方找到了水。水是我們?cè)诘厍蛞酝馑褜ひ司有乔蚝屯庑巧闹匾画h(huán)，但它似乎還以令人驚奇的方式，同許多看起來(lái)毫不相關(guān)的星球聯(lián)系在了一起。
“近年來(lái)，NASA的科學(xué)活動(dòng)已經(jīng)得出了一大批與水有關(guān)的驚奇發(fā)現(xiàn)，正激勵(lì)著我們繼續(xù)探索我們的起源，以及宇宙中其他星球和生命的迷人可能性。”NASA首席科學(xué)家艾倫·斯托凡（Ellen Stofan）說(shuō)，“在有生之年里，我們極有可能找到這樣一個(gè)問(wèn)題的最終答案——在太陽(yáng)系甚至宇宙里，我們是否孤獨(dú)？
太陽(yáng)系里到底有多少顆海洋星球？點(diǎn)擊圖片查看大圖。圖片來(lái)源：NASA/JPL 水由氫和氧構(gòu)成，都是宇宙中最豐富的元素。在恒星間巨大的分子云中，在新生行星系統(tǒng)的物質(zhì)盤(pán)中，在環(huán)繞其他恒星運(yùn)轉(zhuǎn)的巨行星的大氣之中，天文學(xué)家都找到過(guò)水存在的跡象。
天文學(xué)家認(rèn)為，有幾顆星球在地表之下?lián)碛幸簯B(tài)水，還有更多的星球上，水以冰或者水蒸氣的形式存在。水存在于彗星和小行星之類(lèi)的原始天體上，也存在于谷神星（Ceres）之類(lèi)的矮行星上。在木星、土星、天王星和海王星這4顆巨行星的大氣以及內(nèi)部，天文學(xué)家認(rèn)為也存在大量濕潤(rùn)的東西，它們的衛(wèi)星和光環(huán)中也存在大量水冰。
或許最讓人吃驚的水世界，是木星和土星的5顆冰衛(wèi)星：木衛(wèi)三（Ganymede）、木衛(wèi)二（Europa）和木衛(wèi)四（Callisto），以及土衛(wèi)二（Enceladus）和土衛(wèi)六（Titan）。有強(qiáng)有力的證據(jù)顯示，它們的地表之下存在海洋。
借助哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家最近找到了確鑿證據(jù)，證明木衛(wèi)三擁有一個(gè)地下咸水海洋，很可能夾在兩個(gè)冰層之間。
木衛(wèi)二和土衛(wèi)二擁有的地下液態(tài)水海洋，則被認(rèn)為直接與富含礦物的巖石接觸，或許擁有我們所知生命所需的3個(gè)要素：液態(tài)水、生物過(guò)程的關(guān)鍵化學(xué)元素，以及生物可以利用的能源。NASA的卡西尼（Cassini）探測(cè)器已經(jīng)揭示，土衛(wèi)二是一顆有著活躍冰噴泉的星球。最近的研究顯示，那里的地下海洋底部可能存在熱液活動(dòng)，這種環(huán)境有潛力維持生物活動(dòng)。
NASA的航天器還在水星和月球處在永久陰影中的環(huán)形山坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)了水冰存在的跡象。
在火星上，NASA的探測(cè)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了確鑿證據(jù)，表明液態(tài)水在久遠(yuǎn)的過(guò)去曾長(zhǎng)期存在于火星表面。好奇號(hào)火星車(chē)發(fā)現(xiàn)了一片遠(yuǎn)古河床，曾經(jīng)存在適宜我們所知的生命生存的環(huán)境。
最近，NASA的科學(xué)家利用地面望遠(yuǎn)鏡，還估算出了火星在億萬(wàn)年的歷史上損失的水量。他們的結(jié)論是，這顆行星曾經(jīng)擁有足夠的液態(tài)水形成一片海洋，覆蓋火星北半球幾乎一半的地表，在某些地區(qū)水深甚至超過(guò)1600米。可是，這些水都去哪兒了呢？
很明顯，一部分水留在了火星極冠和地表以下。科學(xué)家還認(rèn)為，絕大多數(shù)火星的早期大氣都被來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子流剝離，導(dǎo)致這顆行星逐漸干涸。NASA的MAVEN探測(cè)器正環(huán)繞火星努力工作，追蹤這樣的氣體流失。
了解水在太陽(yáng)系中如何分布，向我們透露了大量細(xì)節(jié)，有助于揭示行星、衛(wèi)星、彗星及其他天體在大約45億年前，如何從環(huán)繞于太陽(yáng)周?chē)臍怏w和塵埃盤(pán)中誕生?？拷?yáng)的地方，要比遠(yuǎn)離太陽(yáng)的地方更熱更干，因?yàn)橹挥欣涞阶銐虻某潭?，水才能夠凝結(jié)。這條分界線(xiàn)被稱(chēng)為“凍結(jié)線(xiàn)”（frost line），位于現(xiàn)在木星的軌道附近。即使到了今天，這條界線(xiàn)也是大多數(shù)彗星上的冰開(kāi)始融化而變得“活躍”的地方。
科學(xué)家認(rèn)為，早期的太陽(yáng)系太熱，水無(wú)法在地球這樣的內(nèi)行星上凝結(jié)成液體或者冰塊，因此地球上的水必定是后來(lái)才被帶過(guò)來(lái)的，可能是彗星，也可能是含水的小行星。NASA的曙光號(hào)（Dawn）探測(cè)器正在研究谷神星，它是介于火星和木星之間的小行星帶中最大的天體。研究者認(rèn)為，谷神星的化學(xué)構(gòu)成富含水分，與太陽(yáng)系早期將水帶到地球等3顆巖石行星上的天體類(lèi)似。
木星所含的水量是破解太陽(yáng)系形成之謎的關(guān)鍵失落環(huán)節(jié)。木星很可能是所有行星中最先形成的，包含了絕大多數(shù)沒(méi)有被太陽(yáng)吞并的物質(zhì)。有關(guān)木星形成的主流理論，取決于這顆行星吞并了多少水。為了破解這一謎題，NASA的朱諾（Juno）探測(cè)器將從2016年年中開(kāi)始測(cè)量這一重要的數(shù)據(jù)。
觀(guān)測(cè)其他正在形成的行星系統(tǒng)，或許有機(jī)會(huì)讓我們一窺太陽(yáng)系的嬰幼兒時(shí)期，而水在其中扮演著重要角色。比如，NASA的斯皮策空間望遠(yuǎn)鏡（Spitzer Space Telescope），已經(jīng)在一個(gè)年輕的恒星系統(tǒng)中觀(guān)測(cè)到了富含水分的彗星如雨一般落向內(nèi)側(cè)的跡象，很像是我們的太陽(yáng)系在年輕時(shí)經(jīng)歷過(guò)的行星大轟炸。
在研究太陽(yáng)系外行星的過(guò)程中，我們也越來(lái)越接近于確認(rèn)，是否有其他像地球一樣的水世界存在。事實(shí)上，對(duì)于一顆行星是否適宜生命生存，我們的基本判據(jù)就與水緊密相關(guān)：每顆恒星都有一個(gè)相應(yīng)的宜居帶，在這個(gè)距離范圍以?xún)?nèi)，行星表面的溫度既不太高也不太低，恰好允許液態(tài)水存在。NASA專(zhuān)門(mén)尋找行星的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡（Kepler）就是據(jù)此設(shè)計(jì)的，在多種類(lèi)型的恒星周?chē)鷮ふ乙司訋?nèi)的太陽(yáng)系外行星。
開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡最近確認(rèn)的太陽(yáng)系外行星已經(jīng)超過(guò)1000顆，它的數(shù)據(jù)證實(shí)銀河系里最常見(jiàn)的行星只比地球稍大一些。天文學(xué)家認(rèn)為，這類(lèi)行星中的許多可能完全被深海覆蓋。作為開(kāi)普勒的后續(xù)任務(wù)，K2任務(wù)將繼續(xù)監(jiān)測(cè)星光，發(fā)現(xiàn)新的行星。
NASA未來(lái)的TESS任務(wù)（凌星太陽(yáng)系外行星巡天衛(wèi)星）將在太陽(yáng)附近的明亮恒星周?chē)褜さ厍虼笮『统?jí)地球大小的行星。它將發(fā)現(xiàn)一些可能含水的行星，NASA的下一代大型空間望遠(yuǎn)鏡——韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）將有能力仔細(xì)檢測(cè)這些特殊星球的大氣成分。
我們很容易忘記，地球上幾乎隨處可見(jiàn)的水，會(huì)和太陽(yáng)系乃至宇宙存在如此緊密的關(guān)聯(lián)。但我們的水來(lái)自某處，太陽(yáng)系內(nèi)每一顆星球上的水，都有著同一個(gè)起源。所以，下一次你喝水的時(shí)候，不妨想一想，你喝下去的水可能曾是一顆彗星的一部分，可能與火星表面早已消失的海洋同源。而下一次抬頭仰望星空的時(shí)候，也不妨想一想，夜空中或許到處都是跟地球一樣的行星，那里也有浪花在拍打著外星球的海岸。
