土卫二土卫五土星冰月表面的高反射率表明存在大量不断更新的冰，这在太阳系中的任何其他卫星上都没有观察到太阳系永远不会令我们惊奇，也许最大的惊喜之一就是地球并不是唯一一个表面上有液态水的世界。 是的，当然，有时在火星上会出现少量水，但是诸如木星欧罗巴的月亮，土星土卫二的卫星以及甚至遥远的冥王星这样的世界拥有巨大的地下海洋，并且在其中一些世界中，水的数量甚至超过了地球。 但是，与地球甚至火星不同，这些世界距离太阳太远了，那里太冷了，以至于即使表面上的最高温度也无法达到冰的熔点。 那么液态水如何储存在它们上面呢？ 这正是我们的读者想知道的：
我读到土星土卫二的月球，科学家相信，液态水的海洋在其冰壳之下存在。 但是，我也读到最高表面温度为-90°C。这个月亮怎么会有液态水？ 在如此低的温度和压力下，土卫二只应该有水冰和蒸汽，而没有水。
让我们从水在地球上的行为开始。
水有三种状态：液态，固态（冰）和气态（空气中不可见的水蒸气）。 云是从空气中饱和的蒸汽中冷凝出来的水滴的集合。在地球上，水可能会以三种状态存在：固态，液态和气态，具体取决于温度。 低于0°C，水冻结并变成冰； 高于此点且低于100°C的液态水； 高于100°C，水以气态蒸气的形式存在。 这就是我们在学校所受的教,，在大多数情况下，这是事实。 但是在某些情况下水会开始表现出很大的差异。 例如，如果您生活在高海拔地区，例如，在波哥大（哥伦比亚），基多（厄瓜多尔），埃尔奥托（玻利维亚），并且每个城市都有超过一百万的人口居住，那么您的水沸腾温度就低得多。
水的相图，指示各种类型的冰，液态和气态及其产生的条件。 请注意，低于-22°C的液态水不能在任何压力下存在这是因为压力会影响沸点和凝固点。 在太空的深处，没有大气就不可能存在液态水。 它可以固相或气相存在。 但是在地球上，在减压下，水在降低的温度下沸腾，如果施加足够高的压力，冰融化并变成液体。 后一个事实常常使人们感到惊讶，直到您让他们记住冰鞋。 如果没有溜冰鞋，它会很滑，而且您很难控制自己的动作或摩擦。 您的鞋子在冰冻的冰面上滑动。 但是使用溜冰鞋时，所有重量的压力都集中在刀片上，这会增加冰上的压力并使冰暂时融化。
滑冰者会在冰上留下痕迹，因为滑冰者在表面滑行时会施加足够的压力将冰变成水值得考虑的另一个事实是：水的冰点根据水中溶解的物质而有所不同。 如果您将伏特加酒放在冰箱中，就会知道水和40％酒精的混合物在水的冷冻温度下不会冻结，因此需要的温度要低得多。 与纯水相比，溶解有盐的海洋的冰点也较低：在约4％的盐度下约为-2°C。 因此，您可以将温度降低至水的冻结以下，并仍然与液态水保持在一起-取决于其中的其他含量。 这是火星最惊人的特征之一，那里根本不存在纯净的液态水。
像这样的山坡上的水流-在梅拉斯峡谷底部火山口的南坡上-先逐渐生长，然后消失，充满了火星景观中的灰尘。 众所周知，它们是液态盐水流的结果。在火星表面存在的压力和温度下，物理上不应有液态水。 但是由于某些类型的火星土壤中盐分含量较高，因此在表面凝结的水可能以液相形式存在。 水从火山口壁的山坡上流下来，是地球外部存在液态水的第一个直接证据。
但是，如果您进一步研究太阳系，请查看欧洲，土卫二，甚至冥王星等世界-在地球上我们将找不到水。
欧洲是太阳系最大的卫星之一，围绕木星运行。 在其冰冻的冰面之下是由木星的潮汐力加热的液态海洋对这些世界的仔细检查发现只有冰。 是的，这是水冰，它给了我们希望，但是这些世界的温度比太阳离地球的温度远几倍，不仅不接近0°C指示器-这对于在地球表面上出现液态水是必不可少的-但它们甚至从未接近允许液态水以任何压力存在的温度。 但是，如果在这些世界上我们在冰的表面下走得更深，我们将离它更近，因为在所有这些冰下都承受着巨大的压力。
冥王星和夏隆编辑过的颜色； 图像是从“新视野”行星际站的相机获得的。 冥王星的冰冻表面并不是万能的。 在深处，它有一个液态水的地下海洋。形成我们在海平面时感受到的大气压力需要100公里厚的大气-但是，要使该压力加倍，您只需要10米的水即可。 在另一个世界上，冰很容易达到数千米的厚度，并产生巨大的压力，使我们更接近水的液相。 但是，即使冰中有盐，没有其他附加因素：热源也不会出现液态水。 幸运的是，这些世界中的每一个都有一个热源：附近的巨大伴星。
冥王星上的“人造卫星平原”。 由新视野站确定的地质特征表明，冥王星表面上巨大而深厚的冰壳之下存在着一个地下海洋，该深海冰壳遍布整个矮行星。欧洲有木星，土卫二有土星。 冥王星有月亮Charon。 所有这些三位一体，加上大质量和相对靠近的位置，对这些世界产生了非常严重的潮汐影响。 这些力不仅会导致外层的小变形-它们还会拉伸，压缩和分裂这些世界的内部，因此它们会发热。 如果考虑潮汐热量，并加上冰和冰外层下存在的盐所施加的压力，我们就可以得到所需的：冰面下的液态海洋。
作用在土星土卫二卫星月球上的潮汐力足以打破冰层并使内部变暖，这使得地下海洋将水喷入数百公里高的空间欧洲在表面上显示出巨大的裂缝，这证明了当冰在那里破裂并在表面上出现水的那一刻。 土卫二的海面是最壮观的，液态水从中喷出，并上升到地表数百公里的太空中。 土卫二的这些水柱如此坚固以至于导致了土星环之一的形成
-E环 。 最后，在冥王星的冰冻表面之下，这可能是最出乎意料的惊喜之一，那里是液态海洋。 而且，如果有水，热量和溶解的化学化合物存在，那么即使在假设的情况下，也有可能在这些世界的表面下找到比普通水更有趣的东西（尽管到目前为止只是假设）。
土星土卫二的月亮的里面的例证，显示全球性液态水海洋，位于在岩石核心和冰外壳之间。 层的厚度不成比例。在一个阳光永远不会到达可以用作这种生活的家的液态海洋的世界中，会有生命存在吗？ 这是可能的，并且该假设有可能首先在土卫二上进行检验。 间歇泉的存在使阳光有可能催化一些生化分子，这些生化分子在再次落入冰冷的月球表面之前就可以引起生命。 在足够长的时间内，足够的冰会积聚在它们上面，从而使压力使冰融化-原则上，此过程可以在这个世界上形成生命周期的长期循环。 为了找出答案，我们不必挖掘这个世界或对它进行深入研究-我们只需要派出一艘飞船经过恩斯克拉德斯的一个间歇泉并从中取样即可。 在太阳系内我们可以轻易地接近地球以外的生命吗？ 也许幸运的话，总有一天我们会找到答案的。
伊桑·西格尔 （ Ethan Siegel） -天体物理学家，科学普及者，《爆炸的开始》的作者！ 他写了《超越银河》（ Beyond the Galaxy ）和《追踪学：星际迷航的科学》（ Treknology ）一书。常见问题： 如果宇宙在扩展，为什么我们不扩展 ； 为什么宇宙的年龄与其被观测部分的半径不一致