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10亿年后 木星会变成太阳系的第二恒星吗?

时间:2022-01-31 19:23:34

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10亿年后 木星会变成太阳系的第二恒星吗?

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在我们的太阳系中,太阳是已知唯一的一颗恒星,它通过氢核聚变不断向外释放出能量,从而照亮整个太阳系。太阳中的73.5%为氢(质量占比),24.9%为氦,其他元素的含量很少。

另一方面,木星是太阳系中质量第二大的天体,而且这颗行星很特殊。木星的成分不但与太阳相近,几乎都是由氢和氦组成,而且木星本身也在向外发出热量。据估计,在木星表面下方约7万公里的核心区域,温度高达3.5万度。

那么,木星在未来会变得越来越来热吗?10亿年后,木星会变成恒星,让太阳系变为双恒星系统吗?

木星确实正在向外辐射出热量,这是基于开尔文-赫尔姆霍兹原理。木星不断散热,表面不断冷却,这会导致木星内部发生收缩,由此会产生热量。另外,木星内部的液氢和等离子态氢的对流也会产生热量。

不过,虽然木星自身发出的热量多于接收到的太阳热量,但这还远不足以让它成为恒星。究其原因,木星的质量太低了,无法像太阳那样进行氢核聚变。

在太阳中,氢核聚变并非发生在所有地方,仅在温度达到1500万度、压力达到2500亿个地球表面大气压的核心区域才能进行。只有当温度和压力足够高时,氢原子核才有足够高的能量和概率发生碰撞,从而结合成氦原子核,并产生能量。

相比之下,木星核心的温度只有3.5万度,压力最高只有4500万个地表大气压。尽管木星上大都是氢,但它们无法在木星的核心区域中发生核聚变反应。由于没有像太阳那样的强大热源,木星整体上还是很冷的,木星的平均温度只有-145 ℃,而太阳表面的平均温度就已经高达5500 ℃。

既然木星上都是氢,能否把木星点燃呢?

首先,通过化学手段来点燃木星是不现实的。在地球上,点燃氢气是轻而易举的事情。但在木星上,氢气无法被点燃,因为木星上缺乏氧气,燃烧的一大条件是要有诸如氧气这样的氧化剂。

另一方面,氢弹是通过引爆钚来点燃的,那么,能否通过相同的方法来引发木星的氢核聚变呢?

答案是否定的。引爆钚最多只能让少部分的氢发生核聚变反应,而其他氢是不会参与连锁反应的,因为没有足够高的温度和压力,这种反应是不可持续的。伽利略号木星探测器在结束探测任务之后,它携带着钚热反应撞击木星烧毁,结果也没有引爆木星。

为了让木星成为恒星,唯一的方法是给它增重,但并不需要像太阳那么重。如果木星的质量增加为目前的75倍,也就是太阳的7.5%,那么,它就能通过引力坍缩,自发地启动核心区域中的氢核聚变,从而成为一颗红矮星。

然而,木星几乎不大可能会自发地演化成一颗恒星。这是因为形成太阳系的星云几乎都被太阳吸收,太阳系中没有星云供木星继续增重。即便把另外七大行星的质量都给木星,也远远不够,因为它们的总质量仅为木星质量的五分之二。

除非,人类在数以亿年之后,发展出了十分强大的科技,有能力从太阳上提取物质,并转移给木星。这样,木星可以成为恒星,而太阳仍然还是恒星,并且这么做还是有意义的。

事实上,10亿年之后,太阳就会因为氢核聚过于剧烈而变得非常热,导致地球热到难以适合生命生存。如果从太阳上提取物质,使得太阳的质量下降,就能减缓氢核聚变,从而达到给太阳降温的目的。

也就是说,太阳系在10亿年后有可能会出现两颗恒星。木星成为红矮星之后,对于地球的影响是很有限的,因为它的光度很低,地球所能接收到的热量很有限。到了那时,木星亮到在白天肉眼可见,我们可以看到天上有两个“太阳”。如果是在夜晚,木星的亮度可以达到满月的80倍,闪耀着红色光芒。

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