木星是氣態(tài)行星,沒有固體地表,照理說小行星撞上去應(yīng)該像砸進一團云霧——直接穿透、繼續(xù)往里掉才對。但現(xiàn)實是,每次有天體撞上木星,都像砸進了一堵“看不見的墻”,爆炸、解體、蒸發(fā),連渣都不剩。這顆“云做的星球”,為什么能硬得像鋼板?
1994年那次天文級爆炸,揭開了木星的“真面目”
1994年7月,一場太空“車禍”震撼了全人類:蘇梅克-列維9號彗星(Shoemaker–Levy 9),在木星引力作用下解體成21塊碎片,接連撞入木星大氣層,留下直徑數(shù)千公里的黑色疤痕。
NASA形容這場撞擊的能量,總威力相當(dāng)于數(shù)萬億噸TNT炸藥,其中最大碎片單次撞擊釋放的能量就高達約6萬億噸TNT當(dāng)量,遠超地球上所有核武器的總和。
你可能會以為這些彗星碎片會“穿透”木星,像扎進棉花一樣。但沒有。它們在大氣層中就被摧毀了,甚至連木星的“核心”都沒摸到。
哈勃望遠鏡觀測顯示:這些碎片在進入木星上空不到百公里時,就因劇烈壓縮與摩擦而發(fā)生熱爆炸,形成巨大的火球,最深只進入木星表層以下幾十公里。要知道,木星的半徑是7萬公里,這些碎片連“皮膚”都沒刮破。
那為什么一顆“氣體星球”,能把彗星炸成塵埃?答案藏在木星這一層“看不見的盔甲”里。
木星雖是氣體星球,但它的“大氣層”比你想象的更可怕
我們常說木星是“氣態(tài)巨行星”,但千萬別把它想成“空氣球”或“棉花糖”。木星的大氣層,是宇宙中最致密、最暴力的天然高壓爐。
從外太空看,木星上面確實是氣體——主要是氫(約90%)和氦(約10%),還有微量的甲烷、氨、水蒸氣等。但隨著你往下“掉”,密度和壓力會以極快速度增長。
科學(xué)模型表明:從木星云頂往下,氣體密度和壓力會急劇增加。在云頂下方不到100公里處,密度就可能達到地球海平面大氣密度的10倍以上;繼續(xù)深入幾千公里,壓力預(yù)計將超過100萬個大氣壓,這相當(dāng)于馬里亞納海溝壓力的上千倍。
而一顆小行星或者彗星,如果以每秒60公里的速度(約每小時21.6萬公里)撞入木星,它面對的不是“空氣”,而是高速壓縮的氫氣“鋼墻”——瞬間壓力和摩擦讓它在幾秒內(nèi)解體、汽化、等離子化,連分子結(jié)構(gòu)都被撕碎。
你以為它是撞進氣體,其實它是撞進了等同于超高壓液態(tài)金屬的“氣體”。這時候,“穿透”早就成了不可能。
木星的“氣體”能硬成墻,靠的不只是密度,還有重力和能量
要理解木星為什么能讓“氣體”變成“盔甲”,我們得理解兩個核心物理機制:重力壓縮和動能轉(zhuǎn)熱能。
第一,木星的強大引力會不斷向內(nèi)壓縮自己的大氣層。它的質(zhì)量是地球的318倍,表面重力是地球的2.5倍,但這只是“表層數(shù)據(jù)”。
在深層區(qū)域,引力壓縮得更狠,導(dǎo)致氫氣在極高壓下開始變得像金屬一樣,形成所謂的“金屬氫層”。科學(xué)家認為正是這種狀態(tài),讓木星擁有強磁場和超高大氣剛性。
第二,小行星撞擊的速度極快,它攜帶的動能在撞入木星大氣中幾乎全部轉(zhuǎn)化為熱能和沖擊波,造成局部氣體瞬間升溫到上萬攝氏度,形成“火球”爆炸。這不是“撞進去”,而是“撞上去就爆了”。
這就像你拿一顆子彈扔進鋼化玻璃水缸,不但打不穿玻璃,甚至?xí)凰淖枇λ查g分解。木星的大氣層,就是一個高速壓縮、超級致密的氣體盾牌,看不見,但能讓任何闖入者灰飛煙滅。
如果真想“穿透”木星,你可能會經(jīng)歷這幾件事
假設(shè)我們不說撞擊,而是讓一個探測器“慢慢降落”到木星深處,能不能穿過去?
目前的科學(xué)共識是:你大概率永遠到不了“核心”,因為還沒穿透到足夠深,就會被高溫、高壓、高速氣流撕得粉碎。
NASA的“伽利略號”探測器曾在1995年向木星投放一個大氣探測艙,它成功進入木星大氣層,并在57分鐘內(nèi)下潛了約150公里。
在下潛過程中,探測艙記錄到的環(huán)境極其惡劣:溫度不斷升高,最高達到了153攝氏度,壓力也迅速攀升,接近地球表面大氣壓的23倍,而周圍的風(fēng)速更是突破了每小時700公里。最終探測艙因高壓與高溫導(dǎo)致通信徹底中斷,永遠消失在木星的深層大氣中。
這只是木星“表層”的數(shù)據(jù)。越往下,溫度可能超過2萬攝氏度,壓力達到數(shù)百萬個大氣壓,材料、電子設(shè)備、甚至原子結(jié)構(gòu)都無法保持完整。更別說你想“穿透”整顆木星。
所以從現(xiàn)實出發(fā),無論是撞擊還是探測,“穿過木星”這件事,在現(xiàn)有物理規(guī)律下幾乎是不可能的。
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