大國地球上的生命,來自於宇宙的恩賜。盡管人類至今無法確定,宇宙是以怎樣的形式傳播生命的種子,但可以確定的是:宇宙中的某一顆星球或者說無數顆星球,一定存在著生命的智慧生物。因為,科學家已經告訴了我們,具備生命存在條件的星體有很多,也就是說,人類的遠親應當有很多。
1.生命之源——宇宙中的水
明亮的旋渦白雲和湛藍的海水,使地球在繁星天宇間相貌出眾,楚楚動人。包裹地表的水以液態為主,約13.6億立方公裏,呈不連續分布水體狀。生命的誕生發展,人類的文明昌盛,都離不開水。
(1)幹渴的星球
天文學研究和登月考察證實,我們的近鄰——月球幾乎是赤地千裏的天國。月球的大氣氣壓還不足地球的1×10-12倍。所以,130℃的向陽月麵對沸點遠遠低於100℃的月球水來說,隻能沸騰蒸發,絕不可能存在液體。而且,月球體態嬌小,引力柔弱,根本沒有使水汽存留的能力。
然而,在月岩樣品中還是發現有含有針鐵礦內的結構水。結構水以(OH)-、H+離子形式,牢固地與其他離子連接在礦物晶體的一定位置,因而就不同於結晶水、吸附水之類的礦物水,非600℃~1000℃高溫而不能逸出。這些數量極微的結構水的存在,表明月球也並非滴水皆無。因此,在終年-33℃的月表深層和極區倒還是有希望找到永久冰凍層。
水星距太陽僅0.39天文單位,其表麵特征、大氣稀薄(大氣壓2×10-9毫巴)等諸方麵與月球酷似。水星表麵溫度170℃~430℃。而且,水星地下溫差極小,幾乎永遠保持在冰點以上。所以,水在水星上簡直無立錐之地。
軌道近於圓形的金星比地球更臨近太陽,加之濃厚CO2大氣的巨大“溫室蒸氣效應”,使金星表麵烈日酷暑、鑠石流金,溫度達420℃~485℃。因此,金星上的水始終以蒸氣的形式漂浮於濃厚大氣中。美國麥克唐納天文台在60年代末首次獲得金星水蒸氣光譜,並測定其含量很少,隻有1%。蘇聯“金星號”測定金星低層大氣水蒸氣含量不大於0.1%或0.2%。按照相當地球水量百萬分之一的估計,則金星大氣中水蒸氣水量約為1.4千立方公裏,隻覆蓋其表麵不到10厘米深的一圈水層。金星大氣重氫與氫比值約為地球的100倍,從而可推知金星也曾與地球一樣擁有大量水體,而水的消失則是環境日趨惡化的結果。
(2)水0℃就沸騰的地方
火星離太陽較遠,其自轉周期、黃赤交角等與地球相近,曾使人們對火星水寄以厚望。研究表明,火星水量雖不能與地球同日而語,但堪稱充裕。
1963年,美國塞浦拉德等測定出火星大氣光譜約含1/1000的微弱水蒸氣帶。空間探測器發現火星大氣含水量懸殊極大,從無法測定到100微米降水量均有分布,平均含水量約0.03%,全部含水量約13立方公裏。
平均僅有6.1毫巴氣壓的稀薄大氣,無疑使火星水大約在0℃就會沸騰。因此,在火星赤道,水便會很快沸騰汽化,而在兩極則能迅速凝結成冰。隻有蒸氣和冰才是火星水存儲於世的穩定形態。
關於火星極冠,目前已認定它們是幹冰和水冰混合組成的冰帽。在火星上,水蒸氣的凝結溫度(-80℃)遠高於CO2的凝結溫度(-125℃),所以,水冰可形成夏季冰帽。它們分布的麵積分別為:南極冰帽27.6萬平方公裏,北極冰帽110.0萬平方公裏。此外,兩極冰帽總共含水不超過136萬立方公裏,足以形成環繞火星表麵近10米厚的水層。
高空飛行器的紅外探測和“海盜號”登陸艙對火星表麵物質的研究,均表明火星中含約1%的結合水。鑒於火星高緯度區地下終年寒冷,無疑也會形成類似地球極區的永凍層。此外,火星表麵分布著寬闊蜿蜒的河床和樹枝網狀渠溝的幹涸水道等,這些也都說明火星當年也曾流水潺潺、碧波蕩漾,後隨日月嬗變而水量銳減,才到了今天的地步。
(3)冰天霜地的類木行星
與類地行星相比,距太陽較遠的類木行星不僅以表麵-130℃~-230℃的低溫見長,更以其體積大並擁有濃厚氫氦大氣而聞名。這些星球上,雖然是滴水成冰,但仍不失為水的太空“福地”。
木星大氣含水極微。光譜分析揭示,水蒸氣連同甲烷(CH4)、氨(NH3)等氣體總量僅占大氣1%。維台茨林等依據“先驅者號”紅外資料,計算了木星雲的成分和結構理論模式,指出其下部是一些冰晶體組分。據此,人們確信其他類木行星大氣中也多少不等地含有水。
除木星表麵沒有固化而呈液氫外,其他固態化的類木行星理論上講都可能具有不同厚度的水冰幔或冰包層。據推測,土星就有厚約5000公裏的冰幔。而在天王星和海王星的各種結構模式中,對含水量的估計從50%~80%不等,一般認為可達到65%~68%。構成它們厚厚冰幔的主要成分是水。經鮑適拉克等推算,水冰以及一些其他冰凍氣體的總含量如下:木星,5%;土星,12%;天王星,60%;海王星,70%。