天文科普:木星的氫氣會燃燒起來,最終變成一顆小太陽嗎?
來源:時空通訊
發布時間:2023-04-10
瀏覽次數:887

版權歸原作者所有,如有侵權,請聯係我們(men)

這個(ge) 話題已經說過多次了,既然朋友們(men) 還對這類話題感興(xing) 趣,就從(cong) 更通俗的角度再說一下。

首先要說說什麽(me) 是太陽。實際上,太陽是人類給我們(men) 這個(ge) 行星係統唯一的恒星取的一個(ge) 名字,拓展來講,也可以將宇宙中所有的恒星稱為(wei) 太陽。

所謂恒星,就是巨大質量的一團星際氣體(ti) 塵埃,在分子自身萬(wan) 有引力作用下,漸漸相互吸引濃縮在一起,擠壓得越來越緊密,且由於(yu) 收縮不平衡,漸漸旋轉起來,主要質量越來越聚集到核心,而在旋轉的赤道甩出一圈行星盤。

這樣,核心收縮得越小,引力就越大,收縮得就越快,形成坍縮之勢,溫度和壓力驟增,最終核心的高溫和高壓,將核心氫原子的電子驅趕剝離,暴露的原子核被擠壓在了一起,就形成了所謂的氫核聚變。

恒星的核聚變是由四個(ge) 氫原子結合成一個(ge) 氦原子,在聚變過程有約0.7%的質量損耗,轉化為(wei) 能量輻射出去,就讓這個(ge) 巨大質量的氣體(ti) 團燃燒起來,成為(wei) 等離子體(ti) ,不斷的發光發熱,源源不斷地將能量輻射到廣袤的太空中。

恒星占據了宇宙可見質量的百分之九十九以上,因此是組成宇宙的主要物質。在我們(men) 居住的銀河係家園,就有約兩(liang) 到四千億(yi) 顆恒星,我們(men) 太陽隻是其中一顆普通的黃矮星;而在整個(ge) 可觀測宇宙,大約有數千億(yi) 到十萬(wan) 億(yi) 個(ge) 星係,因此有恒星至少有數千億(yi) 億(yi) 顆之多。

因此,也可以說,在我們(men) 可預見的宇宙中,就有數千億(yi) 億(yi) 顆太陽。

恒星的發光和發熱並非普通的燃燒,而是核聚變的巨大輻射導致的燃燒,因此恒星形成是有基本條件的,這個(ge) 條件就是質量。隻有達到相當大的質量,核心的溫度和壓力才能夠促使核聚變的形成。

經過天文學家和現代天文物理學的長期研究,恒星之所以能夠成為(wei) 恒星,所需的質量至少需要達到太陽的8%以上,核心壓力和溫度才能點燃核聚變,才能發出光和熱成為(wei) 一顆太陽。

木星的雖然是太陽係行星的老大,質量是太陽係所有行星和小行星加起來的2.5倍之多,但在我們(men) 太陽係,僅(jin) 太陽一顆恒星就占據了整體(ti) 質量的九十九點八六,在剩下的零點一四質量中,包含著八大行星,若幹顆矮行星,數百顆行星衛星,無數的小行星和塵埃渣子。

木星雖然占據了太陽係剩餘(yu) 質量百分之零點一四中的百分之零點一,隻相當於(yu) 太陽質量的百分之零點一。而要成為(wei) 一顆恒星發光發熱,就需要質量到達現在的八十倍,還差七十九倍,因此,木星怎麽(me) 可能會(hui) 變成小太陽呢?

有人總認為(wei) ,木星的主要組成是氫和氦,而氫是易燃易爆物體(ti) ,隻要一把火點燃,木星不就成了一顆小太陽了?其實我前麵說過,太陽的燃燒並非氫氣的燃燒,而是氫的核聚變形成。

氫氣在任何恒星都是無法燃燒起來的,這是因為(wei) 其缺乏助燃劑氧,任何燃燒沒有助燃劑的輔助,都無法實現。而最主要的助燃劑就是氧,當然也有一些其他的助燃劑,比如氫和鈉也可以在氯氣中燃燒,鎂可以在二氧化碳中燃燒。但在木星上,沒有這種燃燒的條件。

宇宙中可見元素主要由氫和氦組成,按原子豐(feng) 度劃分,整個(ge) 宇宙中氫約占百分之九十,氦約占百分之九點七,其餘(yu) 所有已發現的兩(liang) 百多種元素加起來也隻有百分之零點三左右,而氧雖然排在了宇宙元素豐(feng) 度的第三位,占比隻有百分之零點零八五。

前麵說了,恒星是宇宙可見質量的主要天體(ti) ,占據了百分之九十九的質量,因此其組成主要就是氫和氦。要讓氫燃燒起來,在一個(ge) 大氣壓下,氫氣的混合比例在百分之四到七十五點二這個(ge) 範圍才能燃燒,也就是含量大於(yu) 或小於(yu) 這個(ge) 值是無法燃燒的,沒有助燃劑更無法點著,在宇宙任何氣態天體(ti) 中,都沒有這個(ge) 條件。

木星是顆氣態巨行星,其組成元素按原子量大概由百分之八十八到九十二的氫和約百分之八到十二的氦所組成,按質量分別約為(wei) 百分之七十五和百分之二十四。因此,在木星等氣態行星上,不要說劃一根火柴就能點燃木星氫氣,就是用原子彈轟也無法點燃。

木星上的雷暴比地球強大一千倍,每天都在轟炸,也沒有點燃木星;1994年,一顆被命名為(wei) 蘇梅克-列維9號的彗星撞擊木星,分裂成21塊碎片的彗星殘骸連珠炮似的轟炸了木星大氣層,撞擊能量相當於(yu) 四十九萬(wan) 億(yi) 噸TNT當量,也就是地球上擁有核彈總量約五千倍同時起爆,也沒有讓木星點燃。

因此,木星依靠自身能力,永遠不會(hui) 成為(wei) 一顆小太陽。

木星要成為(wei) 一顆小太陽,隻有一種可能,就是讓自身質量再增加七十多倍。就是將太陽係所有行星都合並到木星上,也隻能增加其百分之零點四的質量,這七十九倍質量從(cong) 何而來呢?隻有一種可能,就是當太陽五十億(yi) 年後壽終正寢時,會(hui) 變成一顆紅巨星,漸漸將自身約百分之五十質量的外圍物質拋灑到太空,那時就是木星最好的吸積之時。

當太陽拋灑的氣體(ti) 塵埃等物質流落到木星軌道時,木星就可以將這些物質吸積到自身,隻需要吸到太陽拋出物質的百分之十六左右,就會(hui) 變成一顆最小的恒星~紅矮星。但這種可能性微乎其微,一是太陽拋灑的物質流落四麵八方,木星很難吸收到那麽(me) 多;二是隨著太陽質量的降低,引力減小,所有行星都可能遠離現有軌道,木星吸積將更困難。

那麽(me) ,還有人心存希望,認為(wei) 太陽如果毀滅,木星承擔起太陽質量,能夠接管地球的照耀責任嗎?這就更是異想天開了。

因為(wei) 太陽在未來的十億(yi) 年內(nei) 會(hui) 逐步變亮變熱,地球早就被不斷提升的溫度弄得海枯石爛了,那時的地球早就不宜居了,所有生物都將滅絕。如果人類不能在這之前,甚至更早的時間逃離地球,就會(hui) 與(yu) 地球生物同歸於(yu) 盡。

而且在太陽紅巨星階段,地球很可能被膨脹的太陽所吞噬氣化掉,化為(wei) 烏(wu) 有。即便僥(jiao) 幸沒有被氣化,也成為(wei) 一顆被烤焦或被冷凍的死星。木星成為(wei) 一顆紅巨星會(hui) 重新給予地球溫暖嗎?這也是不可能的。

現在的地球距離太陽約一點五億(yi) 公裏,處於(yu) 這種質量的恒星宜居帶;木星如果成為(wei) 一顆紅矮星,質量隻有太陽的百分之八,其宜居帶行星,也就是能夠保存液態水,適宜生命存的距離隻有數百萬(wan) 公裏;而地球現在與(yu) 木星距離約在六點三億(yi) 到九點三億(yi) 公裏之間,而且由於(yu) 太陽係的分崩離析,地球與(yu) 木星的距離還會(hui) 繼續擴大。

因此,即便木星成為(wei) 一顆紅矮星,也無法光照地球,給地球生物以溫暖。而有人認為(wei) 地球曾經也是一顆小太陽的想法就更幼稚了,看了本文,相信各位都會(hui) 有自己的判斷。所以,放棄幻想,立足當下,好好享受現在的陽光吧。



歡迎掃碼關(guan) 注深i科普!

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物!


聽說,打賞我的人最後都找到了真愛。
做科普,我們是認真的!
掃描關注深i科普公眾號
加入科普活動群
  • 參加最新科普活動
  • 認識科普小朋友
  • 成為科學小記者