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我们知道,太阳会在50亿年后步入老年乃至寂灭,到时候地球上的生命就会因失去光热而无法生存,如果人类还存活的话,应对方法之一是逃离太阳系寻找下一个地球。但这个方法有许多不确定性,转变一下思路,人类有没有可能再造一个太阳以维持地球上的生活呢?这时候,木星进入了我们的视线。
木星为何不发光
木星为何能成为下一个太阳的候选者?让我们来看看它的优势:木星是太阳系中最大的行星,它的质量是太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。另一优势是,木星具有很多燃料,它的大气层中氢和氦的占比达到了99%,在木星内部,氢和氦也占到了96%,这一点与太阳十分相似。
但是,即使如此,木星却没能像恒星那样发光发热,这是因为恒星和行星是通过两种截然不同的机制诞生的。在大爆炸之后,宇宙散布着均匀分布的粒子,粒子在引力作用下逐渐聚集成气体云,最终诞生出第一代恒星。随着质量的增长,小恒星的核心被挤压得越来越紧,导致它变得越来越热,直到最终被点燃——核聚变反应出现,恒星开始发光发热。
恒星还会继续吸聚周围的物质,并形成一个恒星吸积盘。在恒星吸积盘中,存在许多小型岩石、尘埃和冰块等,这些物质在围绕小恒星运行的过程中,不断相互碰撞,还会因为静电作用纠结成团。具有一定体积的岩石团块继续通过引力从周围的圆盘中吸引越来越多的气体,最终成为绕着恒星运转的具有一定独立性的行星。
由此可见,行星是通过拾取恒星舍弃的物质形成的,它无法从恒星手中抢夺到足够多的物质,因此核心无法被压缩至可以发生核聚变反应的程度,也就无法像恒星那样发光发热。
如何点燃木星
不过,虽然木星无法发生核聚变,但它拥有大量易燃气体——氢气,那我们能不能用火将它点燃,使木星变成一个大火球呢?
实际上这没有办法实现,如我们所知,燃烧反应需要满足三大条件:一是可燃物,二是达到可燃物燃点的温度,三是助燃剂,如氧气、金属氧化物等。木星有大量氢气,能点燃氢气的高温也不稀奇,木星的大气层厚达数千千米,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,闪电强度也比地球强上万倍。
此外,宇宙在木星上也放过一把大火,其温度比人类能提供的温度更高。1994年,一颗名叫“苏梅克-列维9号”的彗星闯入太阳系,它被木星的引力捕获,变成了21个碎片撞向木星,将木星炸出了一个大黑点。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。但是,经过这么多次“点火”,木星也没能被点燃,这是因为它的大气中几乎不存在助燃剂。
木星质量约1.9×10^27千克,大致可以认为由90%的氢气和10%的氦气组成,这样氢气大概有1.71×10^27千克,要将这些氢气全部点燃则需要8.55×10^26千克氧气。整个太阳系中氧气含量最高的是地球,科学家估算地球大气总质量大约是6×10^18千克,其中氧气质量占到了23.21%,也就是说地球上约有1.4×10^18千克的氧气。显而易见,即使将整个地球的氧气都运到木星,也无法维持木星的燃烧。
那么,如果人为地给木星提供更多的物质,木星是否就能像恒星一样发生核聚变反应呢?人们迄今发现的能正常发光的最小恒星是距离地球600光年的红矮星EBLM J0555-57Ab,它的平均半径约为5.9万千米,仅比土星大一点点,但是它的质量却是木星的85倍。而如果恒星质量更小一些,发出的光就十分黯淡甚至不可见,比如质量约为木星的75倍的红矮星2MASS J0523-1403,它的亮度只有太阳的万分之一。
通过更多的观测和计算结果,天文学家推测,一颗质量至少为太阳质量8%的天体才可以通过核聚变反应持续发光数万年,换句话说,太阳质量的8%算是成为恒星的最低门槛。但是,太阳质量的8%也约等于木星质量的80倍,也就是说,木星要变成恒星的话,至少还要融合79个“自己”!
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、小行星等所有物质加起来,木星的质量都上涨不了一倍,更何况要增加79倍呢?光靠太阳系,很难“点燃”木星。
点燃木星会怎样
不过,如同我们假设的那样,50亿年后,太阳会因为耗尽氢燃料变成红巨星,到那时候,太阳核心会变得越来越热,热量将外层大气向外喷出,木星有可能趁虚而入抢夺到太阳的物质,到那时也许真的能演变成一颗恒星。
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45亿~50亿年后才能真正实现。在这段漫长的演变过程中,地球的生态环境会发生剧烈的变化。首先是变成红巨星的太阳向外扩张,使地球的温度剧增;随着木星抢夺太阳物质,太阳的体积和温度逐渐变小,地球的温度又缓慢下降;但是,由于太阳质量变小,木星质量变大,太阳系的质心会向木星的方向移动,这意味着地球的公转轨道会发生变化,全球的气候变化不定;甚至有可能因质心变化剧烈,地球被抛出太阳系成为流浪行星,陷入长时间的冰冷黑暗中。
最好的情况是,木星能够顺利接班太阳,成为太阳系新的核心,而且不会对太阳系其他行星造成严重影响,那么太阳系就还能维持更长时间的运转。但是,木星的质量不会比太阳的更大,而且地球距木星的距离比日地距离还要长一些,这样木星发出的光热到达地球时会比太阳的微弱得多,地球生物可能再也得不到太阳提供的适宜气候。
努力了这么久,到最后,也许人类会遗憾地发现,如果没有了太阳,离开太阳系是唯一的出路。
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快照生成时间:2024-05-25 18:45:03
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