火星新發現：為什麼找到水很重要？

美國太空總署前一陣子公布火星上有液態水的證據，讓大家興奮不已。相信很多人都會覺得奇怪：找到水有那麼重要嗎？我們人類又為什麼需要水呢？

科學家在地球以外的星球找到水，而且是流動的水，就代表火星有生命存在的可能。為什麼有水就代表可能有生命呢？這就要從水的特性開始說起了。

水分子配合電子特性

水，是由一個氧原子（O）與兩個氫原子（H）構成，這個組合使它成為宇宙中最佳的「溶劑」。

原子跟原子之間會形成所謂的「共價鍵」。「共價鍵」是什麼呢？就是兩個原子結合時，會用電子「手拉手」。

通常大的原子力氣（正電）也大。由於氫跟氧的質量相差了十六倍，也就是說，氧的力氣比氫大，所以在「手拉手」時，電子會被拉往氧那一邊。由於電子帶的是負電，一直往氧那邊跑，就讓氧原子那邊變成帶負電，而氫原子那邊變成帶正電，也就成了我們說的「極性共價鍵」。

另外，水的分子結構也很獨特，當水遇到帶正電的物質時，水會把自己帶負電的一邊（氧）朝向它，把它團團包圍；遇到帶負電的物質，水就把帶正電（氫）的一邊朝向它。這麼一來，不管這個物質是帶正電或負電，水都可以把它包圍起來，這個物質成了水的一部分，也就是說，它被水溶解了。

因此，水幾乎是「萬物皆可溶」的溶劑，也很適合作為生物體內的溶劑，讓細胞藉由水來傳遞各種訊號。不過，用水當溶劑的好處還不只這樣！

水分子距離不易改變

每個水分子會跟周圍的四個水分子產生緊密的聯結，你一定想像不到，它們聯結後產生的力量，就像要把兩、三千條細絲連成的網子拉開那樣，幾乎是不可能的！

因此，要改變水分子之間的距離（也就是把水變成冰或水蒸氣），要花費的「力氣」很大。也因為這樣，水可以存很多能量（熱量），但溫度只上升一點點。

人體不會因溫度停擺

想像你是《魔鬼終結者2》裡的液態金屬人吧！雖然他在電影中看起來超酷，但金屬原子沒有像水一樣的連結，所以只需要一點點能量就會改變溫度，到了夏天，他的體溫會上升太快，器官無法正常運作；等到冬天，又會因為體溫太低，讓器官功能停擺。

身體主要由水構成的我們，雖然看起來不怎麼酷，但因為水可以吸很多熱量，卻只變動一點點溫度，所以一年四季，不管是熱天冷天，我們比較不會因為氣溫變化影響到器官的功能。當然，真的很熱或很冷的時候，人體還是會受不了啦！

地球生物以水作溶劑

水分子之間的緊密聯結，使植物可以將水運上數公尺高的大樹頂端；如果是其他液體，因為缺乏這種聯結特性，可就沒辦法光靠葉片蒸發帶來的拉力一路往上爬呢！

因此，地球上所有的生物都是以水當作細胞的溶劑。即使放眼整個宇宙，恐怕也找不到更好的溶劑可以取代水了。這就是為什麼科學家對於在火星上找到水這件事感到如此的雀躍，因為這正是找到生命存在的第一步！

（原文刊載於2015/10/29國語日報科學版）

圖片來源：國語日報