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木星是气态行星,如果一切条件允许,降落在木星上能否穿越过去?

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  木星是太阳系内最大的行星,同时也是一颗由巨量气体物质包裹而成的行星。由于它的质量非常巨大,是太阳系内其它行星总质量的2.5倍,在强大的万有引力作用下,来自太阳系外围的小行星和彗星,很多都被它吸引过去,从而有效保护了包括地球在内其它近日行星的安全。可以说,如果没有木星,地球在漫长的演化过程中,不可能具备保障生命诞生和发展的稳定自然环境。

  既然木星是一颗气态行星,那么是否意味着当一切保障条件都具备时,宇航员可以深入到木星内部甚至穿越过去呢?

  木星的形成简史

  木星其实是和太阳系内其它行星一样,都是诞生在太阳形成以后的1亿年左右的时间内。在太阳系所在的区域内,上一任大质量行星在超新星爆发以后,释放出了巨量的星际物质,包括众多轻物质和重元素,在引力的作用下,逐渐聚合成规模宏大的星云团。在引力扰动的作用下,星云团物质开始互相吸聚,慢慢形成了一个星云核心,内部的温度和压力逐渐上升,同时周围其它物质在角动量守恒的作用下,围绕着这个核心作周期性的旋转。随着核心区域所吸聚的物质越来越多,压力和温度达到一个临界点之后,开始产生氢核聚变链式反应,太阳的雏形就此产生。

  

  在太阳形成以后,由于产生了向外的巨大辐射压,与外层物质的重力相平衡,太阳保持了一种相对稳定的外观形态,吸聚作用也逐渐降低。系内所剩余的星际物质(其实数量已经相当少了,仅占太阳系总质量的0.1%),在引力的作用下,也开始发生聚合,最终在距离太阳的不同轨道上形成了若干“核心”,成为后来各大行星的内核,在巨大的压力之下这些内核都呈现固态的形式,然后在万有引力作用下,继续吸聚着核心周围的星际物质,不断发展壮大。

  

  在距离太阳比较近的区域,太阳风的吹拂使得残留下来的星际物质密度都相对较大,最后聚合而成的为固态行星。而在火星轨道之外,正好处于气态物质和固态物质被太阳风吹散之后的分界线,火星轨道的外侧行星核心,具有吸收大量气态物质的得天独厚优势,于是逐渐聚合成了体积最大的气态行星-木星。

  木星的主要特点

  从1972年美国发射先锋10号探测器,到2011年发射朱诺号探测器,人们对木星的考察日益深入,逐渐了解了木星的精确质量、大气层成分、温度、磁场以及内部结构情况。

  主要特点有:

  一是体积和质量十分巨大。木星的赤道直径达到14.3万公里,体积为1.43*10^15立方公里,是地球的1316倍;质量为1.9*10^24吨,是地球的318倍。而且其自转速度非常快,赤道处的自转速度达到每秒12公里,自转一周仅需9.8个小时,是太阳系所有行星中自转速度最快的。在高速自转下,木星的大气层对流和移动速度也相当快,大红斑就是最典型的代表。

  

  二是拥有浓密的大气层。和地球大气层类似,木星的大气层也可以划分几个圈层,从内向外依次是对流层、平流层、增温层和散逸层。其中在对流层和平流层中,大气的主要成分为氢和氦,其中氢占比90%左右,氦占比9%左右,剩余的气体物质还包括少量的甲烷、水蒸气、硫化氢、氨气等。

  

  三是拥有不同的分层结构。从内部结构上看,从外到内物质的密度逐渐增加,最外部是厚度达4万公里的气态大气层。在大气层之下,是厚度在2万公里左右的液态氢层,这里的压力可以达到上百万个标准大气压。在液态氢层之下,是一层较薄的固态氢层,这里温度达到20多万摄氏度,压力达到3000多万标准大气压。而在固态氢层的内部,则是木星的固态内核了,半径有1.5万公里左右,主流的观点认为固态内核的成分为硅酸盐和铁、镍等,与其它行星内核的组成相仿。

  

  四是磁场强度非常大。在高速自转的带动下,木星内部液态氢的涡流作用十分强烈,从而产生了密度非常大的磁场,据监测数据显示,其磁场强度可达地球的14倍左右。

  

  宇航员搭乘航天器可以穿越过去吗?

  考虑到木星表面极低的温度、极强的引力、密集的磁场以及高速的大气运动等因素,其自然环境是相当的恶劣,一般的航天器根本招架不住,宇航员想要安全地抵达木星现在看基本没有什么可能性。如果我们排除这些恶劣因素的影响,假设一切的安全保障条件都能够具备,那么,看一下航天器是否可以穿越木星。

  首先,当航天器降临木星表面时,由于计算出的木星的史瓦西半径,处在太气层最外围2.8米处,因此一旦航天器到达这一临界区域,就会被木星强大的引力吸进去,从而不控制地向内部坠落。

  

  然后,在加速坠落的过程中,航天器本身会与浓密的大气层中的气体进行剧烈的摩擦,加速度逐渐减小,在达到峰值速度之后,坠落的速度不升反降,呈现缓慢降速坠落状态。这种状态可以一直持续到液态氢层。

  

  最后,当航天器到达液态氢层与固态氢层的交界区域时,就不能再深入下去了,因为航天器无法突破固体氢层物质的阻挡,当航天器与周围物质密度相当时,就会成为木星内部的组成部分,随着底部液态氢层物质的流动而随之流动,再也无法自主活动了。

  由于太阳形成时,将绝大多数的星际物质“据为己有”,木星虽然占据了行星轨道得天独厚的位置,但是“生态位”的限制,只能使其吸收太阳“吃剩下的部分渣滓”。但是即使这样,也不影响其成为太阳系中行星的“老大”。

  由于木星表面和内部恶劣的自然环境,目前我们还无法制造出可以耐受这种环境的探测器,来直接深入其内部进行探测,当然载人探测更是无从谈起。如果硬是创造一个理想的条件,让宇航员来深入内部,由于木星性质迥异的圈层结构,也无法突破固态内核的封锁而穿越过去,只能在高温高压环境下停留在液态氢层的底部。

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