木星那么大,幾乎就是個(gè)“準(zhǔn)恒星”,它的體積是地球的1317倍,質(zhì)量是318倍,主要成分和太陽(yáng)幾乎一模一樣。
那問題來了:如果我們把木星“點(diǎn)燃”,它會(huì)不會(huì)變成第二個(gè)太陽(yáng)?或者說,它距離成為恒星,到底差了什么?答案比你想象得更復(fù)雜,也更驚人。
木星的“體格”確實(shí)像太陽(yáng),但火種差得不是一點(diǎn)半點(diǎn)
先看構(gòu)成。木星大約由90%的氫和10%的氦構(gòu)成,這和太陽(yáng)的成分比例幾乎一模一樣。
一個(gè)是氣體巨星,一個(gè)是氫氣大球,聽起來確實(shí)像是“同一個(gè)模子里刻出來的”。更何況,它的體積足足是地球的1317倍,連行星系統(tǒng)都帶著幾十顆衛(wèi)星,看起來簡(jiǎn)直就是一顆沒點(diǎn)燃的太陽(yáng)。
但“像”并不代表“行”。太陽(yáng)之所以能發(fā)光發(fā)熱,是因?yàn)樗鼉?nèi)部發(fā)生著持續(xù)的核聚變反應(yīng)。這個(gè)反應(yīng)的前提不是“氫夠不夠”,而是——壓力夠不夠、溫度夠不夠、密度夠不夠。
太陽(yáng)中心的溫度約為1500萬攝氏度,壓力則高達(dá)數(shù)百億帕斯卡,在這種極端條件下,氫原子核才能克服庫(kù)侖斥力,通過隧穿效應(yīng)發(fā)生聚變,釋放能量。
而木星的核心溫度呢?只有約兩萬到三萬攝氏度,連太陽(yáng)的零頭都不到。它的質(zhì)量雖然大,但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以壓出足夠的核聚變條件。
根據(jù)天體物理學(xué)的計(jì)算,一個(gè)天體要能自發(fā)點(diǎn)燃?xì)渚圩儯辽傩枰?strong>太陽(yáng)質(zhì)量的8%左右,也就是木星的80倍質(zhì)量。這不是“差一點(diǎn)”,是“差了一整個(gè)類型”。
換句話說,木星和太陽(yáng)長(zhǎng)得像,是因?yàn)樗莻€(gè)“失敗的恒星胚胎”,但它本質(zhì)上還是一顆行星。你不能指望一個(gè)打火機(jī)大小的煤球,靠長(zhǎng)得黑就能自然燒起來。
就算強(qiáng)行“點(diǎn)燃”,它也撐不起一個(gè)太陽(yáng)的命運(yùn)
那如果我們用外力“點(diǎn)燃”木星呢?比如用核彈轟擊,用激光加熱,用外星科技讓它發(fā)生聚變?這種科幻設(shè)定,在小說和電影里倒是常見,比如《2001太空漫游》的續(xù)集中,人類就通過外星技術(shù)讓木星變成了“第二個(gè)太陽(yáng)”,點(diǎn)燃了整個(gè)木衛(wèi)系統(tǒng)。
但現(xiàn)實(shí)是:哪怕你真點(diǎn)著了,它也撐不住。
木星雖然含有大量氫,但它的質(zhì)量太小了,根本不足以維持長(zhǎng)時(shí)間的聚變鏈反應(yīng)。就算你用人工手段在它核心制造聚變,它也撐不了多久就會(huì)熄滅。就像你拿打火機(jī)燒一團(tuán)棉花,它會(huì)著,但不會(huì)持續(xù)發(fā)熱發(fā)光,也不會(huì)變成火爐。
更關(guān)鍵的是,太陽(yáng)能穩(wěn)定燃燒幾十億年,是因?yàn)樗鼉?nèi)部形成了引力與輻射壓的精妙平衡。聚變釋放的能量向外推,重力向內(nèi)壓,二者剛好對(duì)沖。
這種平衡是一種“自維持系統(tǒng)”,只有在質(zhì)量足夠大、溫度足夠高的天體中才可能出現(xiàn)。木星不具備這種機(jī)制,它的內(nèi)部壓強(qiáng)和能量輸出撐不起這個(gè)結(jié)構(gòu),哪怕你點(diǎn)了一次,它也不會(huì)自己維持下去。
所以你想把木星變成太陽(yáng),問題不在點(diǎn)燃的動(dòng)作,而在它根本不是一個(gè)能持續(xù)燃燒的爐芯。
木星其實(shí)更像“棕矮星”,而不是“準(zhǔn)太陽(yáng)”
如果說太陽(yáng)是恒星,地球是類地行星,那木星在天體分類體系中到底算什么?它其實(shí)最接近的,不是恒星,而是介于恒星與行星之間的棕矮星。
棕矮星,是一種“未遂恒星”。它們的質(zhì)量在13到80個(gè)木星質(zhì)量之間,足以引發(fā)一種輕微的核聚變——不是氫的聚變,而是氘(氫的同位素)的聚變。氘聚變的溫度門檻比普通氫小,但仍然需要比木星大得多的質(zhì)量和壓強(qiáng)。
根據(jù)觀測(cè),目前科學(xué)家已經(jīng)在銀河系中發(fā)現(xiàn)了超過3000顆棕矮星,其中最小的也比木星大10倍左右。
比如棕矮星wise 0855 0714,這是目前距離地球最近的棕矮星之一,質(zhì)量約為10~20個(gè)木星質(zhì)量,表面溫度只有250開爾文左右,甚至比地球南極還冷。但它仍然被歸類為棕矮星,因?yàn)樗湫纬煞绞胶蛢?nèi)部結(jié)構(gòu)更接近恒星。
有趣的是,木星本身也有極其微弱的內(nèi)部熱量釋放,它的輻射量比它接受的太陽(yáng)能高出一點(diǎn)點(diǎn),這說明它內(nèi)部確實(shí)在緩慢釋放熱能——不過這個(gè)過程不是聚變,而是重力收縮帶來的熱量釋放。
也就是說,木星并不是完全“冷”的,它在很久以前形成時(shí),積累了足夠多的物質(zhì),內(nèi)部還在慢慢“余溫未散”。但它離成為真正的“發(fā)光體”,還差了不止一個(gè)臺(tái)階。
如果木星真的變成太陽(yáng),地球會(huì)變得更美好?還是更可怕?
我們換個(gè)角度思考:如果某一天,木星真的奇跡般地變成了一顆小太陽(yáng),那地球會(huì)變成什么樣?我們會(huì)不會(huì)擁有“永不落日”的浪漫星空,還是被兩顆太陽(yáng)烤熟?
先說結(jié)論:地球不會(huì)更好,可能會(huì)更糟。
木星離地球平均距離約為7.8億公里,是太陽(yáng)到地球距離的5.2倍。如果它真的變成一顆小號(hào)恒星,哪怕亮度只有太陽(yáng)的1%,也足以在夜空中制造一個(gè)全天候“超級(jí)月亮”,甚至讓夜晚亮如白晝。
這會(huì)徹底打亂地球的生物節(jié)律,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)崩潰。許多動(dòng)植物依賴晝夜節(jié)律進(jìn)行光合作用、繁殖、遷徙,一旦夜晚不再“黑”,整個(gè)生物鏈都會(huì)失衡。
別忘了,木星自身還有擁有一個(gè)龐大的衛(wèi)星系統(tǒng)(79個(gè)衛(wèi)星),其中包括了很可能擁有生命潛力的歐羅巴和蓋尼米得等冰封衛(wèi)星。如果木星變成恒星,它們的表面可能會(huì)被加熱,冰層融化,潛在生命環(huán)境被破壞——這不但不是“點(diǎn)燃生命”,反而可能是“扼殺希望”。
這個(gè)浪漫設(shè)想,其實(shí)是一個(gè)生態(tài)災(zāi)難預(yù)案。太陽(yáng)之所以珍貴,是因?yàn)樗?strong>剛剛好:不太遠(yuǎn)、不太熱、不太亮。你再加一個(gè)“太陽(yáng)”,這個(gè)平衡就沒了。
而這也提醒我們:有些東西,不是大就一定能發(fā)光,不是像就一定能變成。真正的“點(diǎn)燃”,需要天時(shí)地利與物理法則的許可,不是誰想燒就能燒起來的。
所以別再幻想“點(diǎn)燃木星造第二個(gè)太陽(yáng)”了。它不是點(diǎn)不著,是燒不起。
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