如果木星被点燃了,结果会是什么样?
理论上,木星是可以被点燃。点燃木星的方法既可以通过化学反应,也可以通过核聚变反应。但现实中基本上不可能做到,不然木星就不会是现在这个样子了。
木星的大气层非常厚,从大气层上端一直延伸到液氢层的距离可达5000公里,其中大约80%为氢气。通过计算可知,木星大气中包含着330亿亿亿(3.3×10^26)升的氢气。尽管如此,给木星丢根火柴并不能引燃木星,因为木星上没有氧化剂,所以氢气无法燃烧。要不然的话,木星早就烧起来了,因为很多小行星或者彗星撞上木星时都会释放出巨大的能量。
氧气是地球上最为常见的氧化剂,如果要让木星大气层完全燃烧起来,需要给木星注入165亿亿亿升的氧气。太阳系中氧气最多的地方就在地球的大气层中,但其氧气总量最多也只有几亿亿升,只能烧掉木星大气层的一小部分。由于化学燃烧所能产生的化学能很有限,并且地球和木星离得很远,所以木星的燃烧不会对地球产生什么影响。
另一方面,木星的元素组成与太阳很接近,但太阳可以进行氢核聚变而木星却不行,最关键的原因在于木星的质量太低了,使其核心没有达到足够的温度和压力来启动氢核聚变。理论上,木星的质量要达到现在的80倍才能演化成红矮星,即质量最小的一类恒星。
如果把太阳系中除了太阳之外的所有物质(包括各大行星及其卫星、小行星、彗星)合并成一个天体,其质量也只有木星的1.5倍,远远达不到氢核聚变所需的质量,就连氘核聚变(褐矮星)所需的质量(13倍木星质量)都达不到。除非从太阳那里转移一部分质量到木星上,木星才有可能成为一颗恒星。
如果木星成为一颗红矮星,太阳系将会演变成双星系统。但由于太阳质量大得多,它们的共同质心将会在太阳附近,太阳会在一个较小的轨道上绕着该点旋转,而木星仍然会以一个很大的轨道绕着该点旋转。地球的运动将仍然受到太阳的主宰,并且地球不会有什么变化。
木星只会看起来很明亮,但由于距离太远,木星还不足以改变地球的生态环境。成为红矮星的木星的寿命将会比太阳长很多,当太阳在数十亿年死亡演化成白矮星之后,木星的寿命至少还有数百亿年,最终它也会演变成白矮星。
如果木星真的“点燃”了,木星就是一颗小太阳了,太阳系就是双星系。
我们在地球常常会看到燃烧现象,用火柴一划,一股通红的火光“嗤”的一声就将火柴棒燃起来了。
学过物理的都知道,燃烧现象需要三大条件:一是可燃物,地球上的可燃物很多,几乎一切皆可燃,如木头、纸片、煤…有人认为水也可燃烧;二是燃点,如木头的燃点是400℃,横造纸的燃点是450℃,泥煤的燃点是225℃,氢的燃点是580℃;三是助燃剂,如氧气、硝酸钾等。
那么木星具有燃烧的三大条件么?如果木星燃烧了会怎样?
有人可能认为太阳不就是一个燃烧的火球么?都烧了50亿年了,地球生物就是依赖它的光和热生存的。
这可能是多数人对太阳的错解,首先要明白太阳的光和热是它内部的氢元素经过高温高压、聚变而来的,并非燃烧,太阳内部温度高达1500万℃,30000亿个气压。太阳质量3/4是氢元素,其它是23%的氦,氧、碳、铁等只有2%。由于E=mc2,太阳每秒会有6亿吨氢聚变为5.96亿吨的氦,释放400万吨能量,地球通过吸收一部分太阳能量养活了地球一大家子。
现在来看看木星的氢构成是怎样的。
木星是太阳系内最大的气态行星,它与太阳的构成非常相似,氢占其总质量的75%,氦为25%,内核可能是重元素。但木星的质量、压力跟太阳差异较大,还达不到氢氦聚变的条件。
氢氦聚变的水平最低温度高达400万℃,要几千万气压。而木星虽然内部温度已有28万k,气压只有地球的10倍,远不够产生氢氦聚变反应。
不过木星在不断收缩,并且吸收太阳粒子,科学家推测在30亿年后,木星质量会增加到现在的75~80倍,内部压力可以达到氢核聚变的压力水平。介时木星的氢氦聚变就会迅速蔓延全球,成为太阳系内的第二颗恒星,太阳系会成为双星系,那么整个太阳系行星等天体就要重新分工了。
木星是一个气态巨行星,主要由氢组成,占其总质量的75%,其次为氦,占25%。因为木星上没有氧化剂,所以氢气无法燃烧。
理论上来讲,木星的确有被点燃的可能性:一种方法是通过化学反应的方式点燃,另一种方法是通过核反应点燃。我们具体分析一下结果会是什么样?
一、向木星注入巨量氧气,氢气和注入的氧气发生剧烈的反应,类似于炸弹爆炸,一瞬间释放很多能量。
结果:木星上就会产生巨量的水。但于这些水由密度比氢气大,会下降到木星深处,好像下雨一样。
地球上的观测:如果氧气足够大,地球上或许能够看见木星发光。发出那种蓝色的光,十分好看,就像在太空看地球一样。
二、科学家推测在30亿年后,木星质量会增加到现在的75~80倍,内部压力可以达到氢核聚变的压力。到时木星内部就会发生心剧烈的核反应,从页使木星像被点燃了一样。
结果:木星就会慢慢演化成红矮星,太阳系将会演变成双星系统。地球的运动将仍然受到太阳的主宰,地球不会有什么变化。
地球上的观测:木星只会看起来很明亮。
大家看了《流浪地球》对于人类点燃木星把地球退离轨道印象很深刻,但是木星真的那么容易点燃吗?当然不会!
木星是太阳系八大行星之一,可以说是太阳系内的老二,质量是太阳的千分之一,是其他七大行星总质量的2.5倍。木星是一颗气态巨行星,天文学家探测其有岩质内核,体积可能和地球相当。
在岩质内核外包裹着金属氢,主要是因为巨大的压力和温度导致氢相变具有了金属的性质。在金属氢之外是液态氢,在之外就是厚度达五千公里的大气层。大气层的主要成分是氢气,除此之外就是氦,还含有少量的其他气体可以忽略。大气的主要成分和恒星非常类似,因此有说法认为木星是一颗失败的恒星。
点燃木星需要充足的氧气
木星上含有大量的氢气,在地球上这可是非常高效的燃料,一般航天上火箭就是带着液态氢。如果有大量的氧气,木星可以一直燃烧下去,直到液态氢、再到金属氢,最终木星仅仅剩下岩质的内核,还有燃烧剩下的水在低温下结冰,大气主要就是氦气了。
图:地球和木星的大红斑
如果提供足够的氧气,你可以把木星这颗气态巨行星变成岩质行星。至少需要上万个地球上的氧气才可能木星上的氢烧没。
核聚变发光发热
像太阳一样,如果有足够的条件木星就会发生核聚变,发光发热像一颗燃烧的大火球。但木星自身的质量不足以提供引力塌陷带来的高温高压,所以核聚变这种方式在木星上很难发生。
所以不要想着去点燃木星了,那不是人类目前可以做到的。
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木星大气中氢含量达到90%,能不能被点燃成为一颗恒星?代替太阳?
木星,太阳系八大行星中体积最大、自转速度最快的行星,太阳系其他7大行星加起来的质量总和只有木星的四分之一,一颗木星可以容得下1300个地球。看过《流浪地球》的朋友肯定都对点燃木星有着深刻印象。
其实电影中,点燃木星只是点燃了地球大气被木星吸引后在局部形成的氢氧混合物,属于化学点燃,而且燃烧持续的时间不长,并不是真正意义上的点燃木星。但也有人认为,木星的高层大气中90%以上都是氢气,氢气既然是一种易燃气体,那我们能不能用火将它点燃,变成一个大火球,从内向外释放光热呢?
实际上这没有办法实现,氢气的燃烧需要和氧气、金属氧化物、氯气、氟气等其他气体反应才能进行,但是木星上的氧气和其他氧化物的含量并不多,不能达到和氢气饱和并被点燃的状态,即使有一些局部的地方达到了合适的浓度被点燃,也是偶然才会发生,并且时间短,并不具有普遍性。
况且木星的大气层厚达数千公里,经常发生大气流动摩擦现象,因此木星上的闪电现象比地球上的频繁得多,而且比地球上最强的闪电还要强一万倍,如果上面的氢气可以被点燃的话,闪电早就行动了,而在我们对木星的观察中,这种现象还没有发生过。
除此之外,木星上经常遭到小行星的撞击,在1994年,一颗名叫“苏梅克列维九号”的彗星闯入太阳系,它的预定轨道是直接撞进太阳怀抱的,但是在经过木星时,被木星上的强大引力捕获,变成了21块碎片,转而坠入了木星,最后爆炸形成了黑云,据估计,一个碎片撞击释放的能量相当于3万亿吨TNT炸药的能量,但这些也没有引起木星上氢气的燃烧,由此可见,要想点燃木星,可不是随随便便就能做到的事。
对于木星,有人还给它起了一个别称,叫做“失败的恒星”,就是因为它没有成为像太阳那样的恒星。那么,木星有可能会通过核聚变,而不是普通意义上的“燃烧”,成为一颗恒星吗?
其实,木星和太阳有很多相似之处。在太阳系里,木星的质量仅次于太阳,而且木星拥有79颗卫星,因此它还获得了一个绰号,“小太阳系”。除此之外,它还能捕捉进入太阳的巨大彗星,前面我们提到的“苏梅克列维九号”彗星就是这样,因为遇见了木星而提前结束了自己的宇宙之旅。
当然,木星和太阳最相似的地方是它的组成元素。木星是一个富含氢气的星球,高层大气中氢气的含量占到了90%以上,而整个星球中氢元素的含量也占到了70%以上,氦元素占到了24%。和太阳的氢氦比例相当。太阳上的燃烧指的就是氢核聚变产生的辐射能量。
太阳的质量非常大,体积比地球大130万倍,质量也比地球大了33万倍,所以它的引力也会非常强,从而导致太阳内部的温度和压力都很高,氢原子和氦原子在里面就会压缩,最终发生撞击,然后就发生了核聚变。
木星能不能也像太阳这样呢?实际上,在可预见的未来,木星永远都不可能会发生核聚变,成为一颗恒星。目前木星的质量大约只达到了太阳的千分之一,据科学研究,理论上恒星的质量下限是0.08个太阳质量,低于这个质量的天体内部根本不会产生氢核聚变变成一颗主序星,而只会成为一颗褐矮星。
因此木星要想成为一颗恒星,质量至少需要增加到目前的80倍,尽管木星也拥有强大的引力,但太阳系中可供木星利用的物质太少了,把太阳系里除木星以外的七大行星和一些矮行星、小行星,所有物质加起来,木星的质量都上涨不了一倍,更何况要增加80倍才能成为恒星呢?自身质量不够,就无法把自己“点燃”。
然而科学家们也做过一个推算,如果“增重法”能够实现,再搭配一个质量超大的小行星来助力“点火”,那木星也不用增重到80倍,只需要增重到现在的3到4倍以上就可以了。
如果木星真的在未来能够演变成一颗恒星,这个演化过程至少也需要30亿年,而且得是在太阳变成红巨星的45~50亿年后才能真正实现。如果运气足够好的话,木星能够接替太阳的班,成为太阳系新的核心,那么太阳系就还能维持十亿年的运转时间。那在太阳完全“熄灭”之前,地球会受到什么影响呢?
到那时,地球的黑夜会非常短,一年里估计5%左右的时间是黑夜,其余时间都是白天,温度还会非常高,在这样的情况中,地球的生态环境将会被颠覆,人类根本无法生存下去,离开太阳系将成为唯一的选择。
木星因为自身的化学成分组成已经处于稳定状态,自身的成分组成也不支持燃烧的条件。
如果木星被点燃了,木星最后可能只剩下比地球大一些的固态内核。
先从木星的结构说起
木星半径约70000公里,美国宇航局发射的“朱诺号”木星探测器探明木星的大气厚度约3000公里左右,大气主要成分是90%左右的氢和10%左右的氦,成分与原始星云的构成非常接近,再靠近木星中心是液态的氢,温度达零下160摄氏度,最核心就是已经被压缩成固态的金属氢和岩石。
这也符合天文学上对木星起源的猜想:木星最初也是和地球一样的岩石天体,体积比地球更大,本身可以吸引周围的原始星云,使得体积逐渐增加,内层压力也在增加,进一步把岩石内核周围的原始大气压缩成了液态的氢,体积继续增加,就变成了现在的结构。
如果木星被点燃会怎么样?
如果木星被点燃,表层的氢气将会剧烈燃烧起来,甚至发生爆炸,体积开始缩小,随着燃烧放出的热量和外部压力的减小,会使得气态与液态交界处的液态氢开始气化并继续燃烧,如果表面的氧化剂足够,可以燃烧至直到表面的岩石核心出现。
点燃木星目前是无法做到的
燃烧需要的四个条件:可燃物、助燃物、温度达到着火点和不受抑制的链式反应。氢气在氧气中的燃烧极限是百分之4.65~94,木星上几乎没有氧气,并不满足助燃物的条件。不然早就被自身的闪电点燃了,要知道木星的闪电是地球的一万多倍,要想点燃木星需要在木星大气中注入足够量的氧气。
今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注本号!
说实话这个问题大家能够感兴趣还是因为《流浪地球》中的情节,理论上不是说木星不能被点燃,但是按照电影中给出的数据确实存在很大问题。
点燃木星需要多少氧气?
我们知道木星是一颗气态行星,并且其大多数都是氢气组成,可以说是一个“能源”行星,但我们都知道要想让行星释放能量要么就点燃它进行化学燃烧,要么就让它发生核聚变。
我们知道木星基本可以说由90%的氢气和10%的氦气组成,其中氢气大概有3.3×10^26升,如果按照氢气和氧气的化学方程式计算的话则需要1.65×10^26升氧气,而地球上动物氧气含量却只有2×10^21升氧气,所以显然是不够的。
假设地球上全部的氧气用来点燃木星,这样的燃烧释放出的能量也就仅仅相当于40万亿吨TNT,要知道这可是用上了整个地球的氧气啊!
核聚变?
同样是气态行星为什么人家太阳就是恒星,木星就只能是个行星呢?很简单你不够大,不够重呀!
星球想到自发进行核聚变只能依靠自身质量产生的压力,来让核心温度达到要求!而木星的质量根本达不到这个层次,而且要达到这个值至少好需要70个木星。。。。所以几乎也是不可能的。
最后假设不考虑其它因素真的把木星点燃了,那无疑对人类百害而无一利!所以还是不要想了。