在太阳系中，地球是唯一有液态水的天体吗？回答是否定的。木卫二、木卫三、木卫四、土卫二、土卫四、土卫六、海卫一、冥王星，这些遥远的天体上原来都是有水的！这些天体上的水是怎么产生的？又是什么形态？在这些天体上，有没有生命存在呢？让我们跟随作者的讲述，遨游太空，发现太阳系其他富含水的天体的秘密！

焦维新，北京大学地球与空间科学学院教授、中国空间科学学会空间探测专业委员会副主任、中国科学院老科学家科普演讲团成员。1965年考入北京大学，1970年毕业后，一直在北京大学从事教学与科研工作。研究的主要领域为空间探测技术、行星科学、空间天气学。
经常应邀倒中央电视台、香港凤凰卫视以及央视网等新闻媒体作关于太空问题的专家访谈节目；每年到中小学作近百场科普讲座。

前言
导言 太阳系的海洋世界
多样化的天体
太阳系9个天体含水量比较
海洋位于何处？
怎样确定海洋的存在？
海洋是如何维持的？
未来
第1章 地球上的水资源
地球上有多少水？
地球上的水分布
地球上的水是怎样循环的？
海水及海水利用
第2章 太空喷泉：卫二
土卫二的身世和长相
从发现喷泉到确定海洋
土卫二可能有生命吗？
第3章 海之信使：海卫一
轨道特征
物理特征
表面特征
可能存在地下海洋
第4章 “水女神”：土卫四
土卫四的全球特征
土为四局地风貌
最新发现
土卫四可能有多少水？
第5章 “阎王爷”：冥王星
冥玉星的基本特征
复王星可能有海洋
第6章 另一个“老二”：木卫二
木卫二整体物征
木卫二局地风
哈勃观测木工
木卫二液体海洋
木卫二海游有生命吗？
第7章 “惨烈”的卫星：木卫四
概况
物理特性
内部结构
表面特征
地下海洋
概况
第8章 “土大哥”：土卫六
大气层特征
表面特征
地下海洋
第9章 “空壳”卫星：木卫三
概况
轨道特征
物理特征
表面特征
大气层与磁层
地下海洋

前言
2015年，知识产权出版
社出版了我所著的《青少
年太空探索科普丛书》（
第1辑），这套书受到了读
者的好评。为满足读者的
需要，出版社多次加印。
其中《月球文化与月球探
测》荣获科技部全国优秀
科普作品奖；《揭开金星
神秘的面纱》荣获第四届“
中国科普作家协会优秀科
普作品银奖”；《北斗卫星
导航系统》入选中共中央
宣传部主办、中国国家博
物馆承办的“书影中的70年
——新中国图书版本展”。
从出版发行量和获奖的情
况看，这套丛书是得到社
会认可的，这也激励我进
一步充实内容，描述更广
阔的太空。因此，不久就
开始酝酿写作第2辑。
在创作《青少年太空探
索科普丛书》（第2辑）时
，我遵循这三个原则：原
创性、科学性与可读性。
当前，社会上呈现的科
普书数量不断增加，作为
一名学者，怎样在所著的
科普书中显示出自己的特
点？我觉得最重要的一条
是要突出原创性，写出来
的书无论是选材、形式和
语言，都要有自己的风格
。如在《话说小行星》中
，将多种图片加工组合，
使读者对小行星的类型和
特点有清晰的认识；在《
水星奥秘100问》中，对大
多数图片进行了艺术加工
，使乏味的陨石坑等地貌
特征变得生动有趣；在关
于战争题材的书中，则从
大量信息中梳理出一条条
线索，使读者清晰地了解
太空战和信息战是由哪些
方面构成的，美国在太空
战和信息战方面做了哪些
准备，这样就使读者对这
两种形式战争的来龙去脉
有了清楚的了解。
教书育人是教师的根本
任务，科学性和严谨性是
对教师的基本要求。如果
是这样。因此，对于所有
的知识点，我都以学术期
刊和官方网站为依据。
图书的可读性涉及该书
阅读和欣赏的价值以及内
容吸引人的程度。可读性
高的科普书，应具备内容
丰富、语言生动、图文并
茂、引人入胜等特点；虽
没有小说动人的情节，但
有使人渴望了解的知识；
虽没有章回小说的悬念，
但有吸引读者深入了解后
续知识的感染力。要达到
上述要求，就需要在选材
上下功夫，在语言上下功
夫，在图文匹配上下功夫
。具体来说做了以下努力
。
1。书中含有大量高清
晰度图片，许多图片经过
自己用专业绘图软件进行
处理，艺术质量高，增强
了丛书的感染力和可读性
。
2。为了增加趣味性，
在一些书的图片下加了作
者创作的科普诗，可加深
读者对图片内涵的理解。
3。在文字方面，每册
书有自己的风格，如《话
说小行星》和《水星奥秘
100问》的标题采用七言诗
的形式，读者一看目录便
有一种新鲜感。
4。科学与艺术相结合
。水星上的一些特征结构
以各国的艺术家命名。在
介绍这些特殊结构时也简
单地介绍了该艺术家，并
在相应的图片旁附上艺术
家的照片或代表作。
5。为了增加趣味性，
在《冥王星的故事》一书
中，设置专门章节，数字
化冥王星，如十大发现、
十件酷事、十佳图片、四
十个趣事。
6。人类探索太空的路
从来都不是一帆风顺的，
有成就，也有挫折。本丛
书既谈成就，也正视失误
，告诉读者成就来之不易
，在看到今天的成就时，
不要忘记为此付出牺牲的
人们。如在《星际航行》
的运载火箭部分，专门加
入了“运载火箭爆炸事故”一
节。
十本书的文字都是经过
我的夫人刘月兰副研究馆
员仔细推敲的，这个工作
量相当大，夫人可以说是
本书的共同作者。
在全套书内容的选择上
，主要考虑的是在第1辑中
没有包括的一些太5日系天
体，而这些天体有些是人
类的航天器刚刚探测过的
，有许多新发现，如冥王
星和水星。有些是我国正
计划要开展探测的，如小
行星和彗星。还有一些是
太阳系富含水的天体，这
是许多人不甚了解的。第
二方面的考虑是航天技术
商业化的一个重要方向—
—太空旅游。随着人们生
活水平的提高，旅游已经
成为日常生活必不可少的
活动。神奇的太空能否成
为旅游目的地，这是人们
比较关心的问题。由于太
空游费用昂贵，目前只有
少数人能够圆梦，但通过
阅读本书，人们可以学到
许多太空知识，了解太空
旅游的发展方向。另外，
太空旅游的方式也比较多
，费用相差也比较大，人
们可以根据自己的经济实
力，选择适合自己的方式
。第三方面，在国内外科
幻电影的影响下，许多人
开始关注星际航行的问题
。不载人的行星际航行早
已实现，人类的探测器什
么时候能进行超光速飞行
，进入恒星际空间，这个
话题也开始引起人们的关
注。《星际航行》就是满
足这些读者的需要而撰写
的。第四方面是直接与现
代战争有关的题材，如太
空战、信息战、现代战争
与空间天气。现代战争是
人们比较关心的话题，但
目前在我国的图书市场上
，译著和专著较多，很少
看到图文并茂的科普书。
这三本书则是为了满足军
迷们的需要，阅读了美国
军方的大量文件后书写完
成。《青少年太空探索科
普丛书》（第2辑）的内容
广泛，涉及多个学科。限
于作者的学识，书中难免
出现不当之处，希望读者
提出批评指正。
本套图书获得国

北京大学地球与空间科学学院教授、中国科学院老科学家科普演讲团成员焦维新教授亲自撰写《青少年太空探索科普丛书》，带给青少年朋友一场新鲜尽兴的太空之旅，一次充满收获的阅读体验。
《太阳系富含水的天体/青少年太空探索科普丛书》是其中的一册，主要包括了九个章节的内容。

要了解地下海洋的位置，首先必须了解冰世界的总体内部结构以及如何导出这些结构。冰卫星的内部结构通常是通过测量它们的体积密度、重力力矩和形状来推断。体积密度可以用来粗略地推断岩石冰比，尽管这种分析由于较高压力的冰相和或孔隙度的潜在作用和硅酸盐密度假定的不确定性而变得复杂。然而，像土卫三这样的天体，其体积密度为0.97克厘米。，则几乎完全由冰组成。
太阳系天体的主要成分是岩石和冰。表示岩石在整个天体中的含量时，通常用质量分数这个概念。质量分数是指某物质中某种成分的质量与该样品中总物质质量之比，一般用百分数的形式表示。太阳系天体中岩石的主要成分是硅酸盐，下图给出了一些天体的硅酸盐质量分数，这个数值越小，说明天体内含有水、冰的量越多。
有三种主要的地球物理方法可用于探测地下海洋是否存在，即磁感应法、大地测量法和雷达探测法。在某些情况下，天体的成分信息也可以用来证明海洋的存在；观察地表的地质特征也是有启发性的，但地球物理方法更具结论性。此外，成分和地质观测不能必然区分现在的和古代的海洋，而地球物理方法只对现在的海洋敏感。
1J磁感应法
磁感应法的基本原理很简单：一个嵌入在随时间变化的磁场中的导体（如成海）会产生感应电流，这个电流进而产生次级磁场。次级磁场可以被探测到，其大小和方向会随着诱导场的变化而变化从而使其区别于永久性的内部场。对天体附近磁场变化特性的观测与研究，就可以确定天体内是否存在咸水海洋。2I大地测量法如果天体存在地下海洋，冰壳将会从更深的内部分离出来。因此，测量壳体对外力（如潮汐）的响应可以潜在地探测到地下海洋。这种技术的一个普遍缺点是它往往对海洋厚度不敏感。大地测量技术包括振动、卫星倾角和潮汐响应三方面。（1）振动一般来说，当卫星围绕行星转动时，卫星的任何永久性潮汐隆起都不会总是指向行星，而是围绕一个平均位置振动，振幅是y。测出这个振动的振幅，就可以推算出卫星内部是否存在液体海洋。测量振动是复杂的，因为振幅很小（通常小于或等于1千米），需要高分辨率的重复成像或雷达观测。（2）卫星倾角第二种方法是测量卫星的倾角，即卫星自旋轴与轨道极轴之间的夹角。位于倾斜轨道上的卫星，所受到的力矩会使其自旋轴进动，而轨道轴本身也会出现进动，因而导致卫星的倾角发生变化。卫星是否有地下海洋，其倾角的变化不同，由此可推断卫星地下海洋的存在。
（3）潮汐响应
如果天体存在地下海洋，那么其外壳所显示出来的潮汐效应会更明显，通过测量与潮汐效应有关的参量，可以辨别该天体是否存在地下海洋。所谓潮汐效应，一般指一颗天体在另一颗天体引力作用下，大气层（如果有的话）、表面海洋（如果存在的话）以及内部结构发生的周期性变化。
3 雷达探测法
雷达能穿透寒冷的冰层，因此，雷达探测已被用来成像火星的冰盖结构。从原理上说，该技术也可用于探测冰冻卫星外壳的结构。根据回波特性，可以辨别出天体的地下是否有液体海洋。
4 成分的证据
土卫二上存在地下海洋的最早的证据来自于对喷发物成分的测定。卡西尼号探测器直接对喷发出的物质进行取样，发现了一些富含钠的冰粒。这些测量结果为土卫二存在与硅酸盐相互作用的地下液态水提供了强有力的证据，有效地排除了水蒸气是通过升华而从固态冰中产生的可能性。
5 表面特征
根据地表地质特征也能判断地下的某些特征。但总的来说，这种结论还需要证据支持。例如，尽管木卫二的许多地貌可能说明其存在地下海洋，但还没有确切的证据。木卫二、木卫三和木卫四上的陨石坑和多环结构，均表现出形态上的异常变化，这可能是由于流动的地下物质形成的，大概是海洋。
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