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轻聊化学元素12人类在宇宙中不断寻找

发布时间:2024/12/4 12:09:11   点击数:

大家好,我的专辑是轻聊化学元素,整体的结构是先讲述元素单质,再讲述与该元素相关的化合物。内容重点是元素与化合物的有趣故事,如果需要了解化学知识点则请大家更多使用“百度搜索”,会比我更专业哈哈

我:hello,水哥。今天我们要聊的关于水的内容,要从地下到天上了。不过这也说明你们的无处不在呀。

水哥:嗯,上一集已经说了,这一集要讨论在宇宙中寻找我的同胞。我也很好奇,目前你们人类在宇宙中寻找水分子的目的是什么呢?

我:这个可以归纳为2点:1、寻找宇宙中的其他生命2、确定未来宇宙航行可能的补给方式和补给点。

水哥:对于第一点,我知道外星人对人类的吸引力还是很大。人类付出了很大经历搜索外星人,不过目前的外星人都只停留在科幻小说作品里。

我:是的,人类现在还是很弱小的,连离开地球进入近地轨道都是一件奢侈的事。我们的光学望远镜也不可能直接观察到遥远行星上的生命,以距离我们最近的半人马座阿尔法A,B,C三星为例,目前最强大的可见光望远镜哈勃能看到4.35光年外的比邻星景象也就是下图中的亮斑。而比邻星旁边存在的一颗行星比邻星b质量为地球的1.3倍,我们就完全无法直接观察到了,只能通过观察天体扰动、重力透镜、凌日、恒星光穿过行星大气层被吸收发射出的光谱等方法间接测量。原因无他,行星体积太小,能够反射出的各系光谱能量太弱,即使我们的望远镜观察能力再提高上百倍也不够。因此我们猜测行星是否有生命,主要是评估6项内容:1、是不是有大气层2、恒星是否有磁场3、大气层中是否含有水分子4、行星表面温度如何5、是否为类地行星6、恒星是否稳定。

比邻星阿尔法A,B两颗星

其中水分子是生命发源的核心物质条件,其他几项都是确保生命能安全演化的环境条件。

水哥:我感觉可以得出一个结论,水对于人类是最重要的化学物质。

我:的确是这样,要不然怎么关于你们的第一期节目名称是“生命之水”呢。

水哥:那现在太阳系外的对水分子的探索有什么进展了吗?

我:根据目前科学家推算,由于恒星以及对应的行星的形成机制都是类似的,所以含有水分的行星实际并不少。数据表明,所有已知比地球大的太阳系外行星中,大约有35%应该是富含水。星际云中有大量的星际分子,其中就有大量的水分子,比如年位于智利沙漠的天文干涉仪——阿塔卡马大型毫米波及亚毫米波阵列在早期宇宙中最大质量的星系中发现了水和一氧化碳。

观测结果显示,这个名为SPT-58的星系是早期宇宙中质量最大的星系,最早被发现于年,由两个星系组成,且这两个星系目前可能正在合并当中。该星系的主要研究者表示,SPT-58诞生于大爆炸后仅7.8亿年,距离地球.8亿光年。值得一提的是,在对该星系进行观察的过程中,研究人员在大星系中检测到了水和一氧化碳分子。众所周知,水是已知生命中非常重要的分子,而该星系中水分子的含量仅次于氢分子和一氧化碳分子,居第三位。

水哥:那我的同胞真的是遍布宇宙啊,不过我们是催生生命的演员。但舞台却不是那么好找的呀。

我:确实,有个形象的说法叫做生命的形成需要通过宇宙筛,形容的就是宇宙是个多层筛子,每一层都是一个诞生生命的筛选条件,比如:行星质量不能太大也不能太小、距离恒星不能太远也不能太近,恒星需要稳定,行星大气要具有防紫外线的臭氧和具有一定保温作用的温室气体,行星需要有磁场能阻挡电离辐射,行星要有水和有机物质,水和有机物质能在一定条件下合成蛋白质进一步形成遗传物质核酸,蛋白质和核酸如何就形成了原核生物,原核生物又怎么进化成了真核生物。这一层层的筛子,任何一层出了问题,都可能没有我们人类的什么事了。

水哥:看来你们人类真的是宇宙的幸运儿了。那么寻找水分子的第二个目标是为了星际航行的补给点又是怎么回事呢?

我:这主要是针对太阳系内的航行而言的,目前我们的技术水平。即使在太阳系内航行也离不开外部的补给,包括水、燃料、食物等。我们在能预见的技术范围内,可能还是要采取从地球出发逐级跳跃,才能飞向太阳系内较远的星球。比如将采矿、提炼、加工的设备打包送入近地轨道,近地轨道完成飞船的组装和燃料的加注。接下来的跳跃点可能就是月球,我们需要在月球上建立基地,做到利用月球的资源摆脱对地球资源的需求,因为毕竟从地球表面发射火箭的成本还是太高了。从月球表面起飞就要简单多了。

水哥:那月球上有水吗?

我:有啊,月球上存在固态水,根据目前的探测结果可能主要集中在月球两极。

月球

水哥:那太棒了,那么月球上有水了。下一个跳跃点是哪里呢?

我:下一个当然是火星,而火星也是有水的。要知道火星表面还留存有河道,据分析可能是以前水量充沛时在表面冲刷出来的。火星跟月亮相似,其水分可能都在地下较深处或者两极,但不是以游离态存在而是被其他矿物质束缚住了。

火星

水哥:哇,这已经是两级跳了,那么下一跳呢?

我:下一跳当然就是木卫了,在木星的4个大卫星中我比较看好木卫三。它有稀薄的氧气大气层,有致密内核,表面有冰层,地面有环形山地形。它甚至还有自身的磁场。它表面引力为地球重力加速度的1/7左右,与月球近似。

木卫三:伽利略号拍摄

水哥:那木卫三到底有多少水呢,我就关心我同胞有多少,呵呵。

我:美国人发现的结果是,木卫三上的液态水含量超过了地球!

水哥:哇,这么多呀。那人类是用不完了。

水哥:那还有下一跳吗?

我:有,下一跳可以是土星的卫星,土卫6。再后面就没有必要这么跳跃了。因为在太阳系内航行距离越来越长,我个人认为在认知的技术范围内将基地拓展到土卫6就可以了。所以综上水在太阳系内还是很丰富的,只要我们能把宇宙飞船开过去,水是不成问题的。

土卫6:卡西尼号拍摄

水哥:看来我们水可没有给你们人类的宇宙探索拖后腿,你们可需要自己努力把握机会罗。

我:谢谢,今天是水哥你最后一次作为主嘉宾来我这里作客了,感谢您对我的支持。

水哥:哈哈,应该感谢你才对,给了我不少露脸的机会。

我:那么各位读者,下一期我们将开始讲述氢元素的下一个重要化合物-“甲烷”的故事。敬请期待罗。



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