太阳系是我们生存的家园,除了地球是生命的摇篮之外,太阳系各大行星都分别具有它们独特的特征,比如金星浓密的大气层、木星庞大的“体格”、土星的卫星环、天王星躺着自转等等。地球作为生命诞生之地的一个显著标志,就是拥有广袤的液态海洋,这里是地球生命演化的摇篮。
太阳系的其它行星和一些卫星上,虽然目前还没有监测到生命形式存在的证据,但仍有一些星体上也拥有着液态海洋,从而这些行星注入了“鲜活”的力量,比如木星上的液态氢海洋,木卫二和土卫六可能存在的地下海洋,火星几十亿年前存在过和地球一样的广阔海洋等等。
今天向大家介绍的星体,是太阳系中比较特立独行的行星-天王星,它的表面也拥有着巨大的海洋,只不过,这个海洋不是由水构成,而是由液态“钻石”所构成。
天王星的基本特征
天王星在太阳系中,距离太阳第二远,与太阳的平均距离达到29亿公里。其质量则排在第三位,仅次于木星和土星,是地球的14倍,围绕太阳公转一周需要84个地球年。虽然天王星的质量较大,但是由于组成物质以气体为主,所以密度较小,仅有1.24克/立方厘米。
天王星由于距离太阳很远,来自太阳的辐射能量到达这里后,衰减得很厉害,其表面接收到的太阳辐射总量,还不到地球的1%,致使表面的温度非常低,平均温度达到零下200摄氏度以下。
天王星也是一颗气态行星,不过它和木星、土星的结构仍然有一些差别。在太阳系形成之初,太阳系中绝大部分星际物质都被太阳吸收过去,剩余不到0.2%的物质随着太阳风的“吹拂”,逐渐向外围移动,那些较重的物质吹不太远,因此在距离太阳较近的位置聚合形成岩质行星;而较轻的气体物质和星际尘埃,被吹到更远的位置,开始在现在的木星位置大量聚集,从而形成了大质量的木星和土星,它们也成为名副其实的气态行星。
最后,剩余的一些气体物质,则被吹到更远的轨道,最终形成了天王星和海王星,虽然它们的组成也以气态物质为主,但是由于表面温度很低,大部分气体都凝结成固态,因而形成“冰质气态行星”,也叫远日行星。
天王星的结构与组成
根据卫星探测和科学家们的分析,天王星的结构也是“分层”的,表面是由一层并没有凝固的氢、甲烷以及少量的氨、水、氮气所构成的大气层;大气层之下主要是由液态水、液态碳、液态甲烷等构成的液态海洋,同时错落分布着上述物质的固体形式;在“较薄”的液态物质层下面,则是由水冰和氨冰所组成的冰幔层,最里面则是由固态金属和硅酸盐构成的固态内核。
天文学家通过监测发现,从天王星内部所辐射出来的能量,仅占总辐射量的6%左右,远低于海王星的40%,所以自身的“保温”能力非常弱,其表面温度还要低于距离太阳更远的海王星,成为太阳系中温度最低的行星(冥王星如果不被太阳系除名的话,由于它距离太阳更加遥远,它的表面温度比天王星还要低)。
天王星上的“钻石”
科学家们在较早的时候,就通过实验模拟天王星表面的环境,发现了它的一个非常“吸引人”的地方,那就是表面分布着巨量钻石。
这些钻石的直接来源,就是天王星内部含有约10%的碳元素。碳元素在1000多摄氏度、5万个标准大气压之下,就会呈现固态。而天王星的大气层之下一定深度,温度达到3000多摄氏度,压力达到上千万个大气压,这些碳元素势必会熔化呈现液态。
在靠近星体表面的位置,由于温度和压力均有所下降,液态的钻石海洋会有一部分形成固态形式,如果有幸亲眼目睹的话,感觉就像是一座座钻石山漂浮在液态钻石海洋上。
通过探测发现,天王星表面大气层的压力,从高空到液态钻石海洋表面,几乎是从0到100个大气压的这个范围。人类现有的航天器,对压力和温度的耐受力,应对天王星大气层中的环境,可以说绰绰有余,只要在地球上开发出有针对性的采矿设备,做足做好实验模拟,从天王星的空中开采钻石或许不是什么难题。
但难的是,天王星与地球间的距离,以现在科技水平来看还是太过于遥远,飞船从地球出发到天王星打个来回,本身就需要巨大的能量补给,如果再加上采矿设备以及采来的大量钻石,那么重量无疑会增加许多,所需要的能量不知道要增加几个数量级。
不过我们可以以此为契机,推动提升太空采矿技术,一方面为地球的资源能量提供更广阔的来源途径,另一方面也为未来的深空探测奠定坚实的基础。所以,我们不指着挖回钻石来创造巨大的财富,而是通过这个过程来提升人类的科技水平,毕竟探索广袤的宇宙,对于人类来说才刚刚起步。
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