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木星是氣態(tài)行星,那么一個(gè)人站在木星表面,會(huì)直接掉進(jìn)核心嗎?

時(shí)間:2023-02-04 12:42:30    來(lái)源:科普中國(guó)網(wǎng)    

木星雖然是一顆氣態(tài)行星,但并不等于沒(méi)有硬質(zhì)內(nèi)核,其核心有一個(gè)石質(zhì)內(nèi)核,主要由鐵和硅組成,這個(gè)內(nèi)核的體積約有2~3個(gè)地球大小,由于密度極高,因此質(zhì)量約有地球10~15倍。這樣的內(nèi)核,你即便帶有比金剛鉆強(qiáng)許多倍的鉆頭,也進(jìn)不了其核心,怎么會(huì)掉進(jìn)木核(不是地核)呢?

那么,能掉到這個(gè)木核表面嗎?也是不行的,首先,木核沒(méi)有明確邊界,由地核往外走,是一個(gè)逐步稀釋的過(guò)程。最核心上面是巖石與氫的混合顆粒組成,逐步過(guò)渡到液態(tài)金屬氫包圍圈,再往上就是液態(tài)氫了。


(資料圖)

這些液態(tài)氫的相變壓力約為200萬(wàn)個(gè)大氣壓,相變溫度約10000K;而到了核心邊界溫度約為36000K,內(nèi)部壓力可達(dá)3000~4000GPa,也就是3000萬(wàn)到4000萬(wàn)個(gè)大氣壓,比地球核心壓力大10倍。

液態(tài)氫再往上就是逐步過(guò)渡的氣態(tài)氫了,也就是木星的大氣層??茖W(xué)家們把大氣壓為1巴處,也就是約地球1個(gè)大氣壓的深處作為木星表面,從頂層到這里厚度約有5000公里。高層大氣主要成分為88~92%的氫和約7~11%的氦,其余的1%由甲烷、水蒸氣、氨、硅化合物、碳、乙烷、硫化氫、氖、氧、磷化氫、硫等微量物質(zhì)填充。

木星大氣層分為4個(gè)層次,分別為對(duì)流層、平流層、增溫層、散逸層。最表層散逸層的大氣溫度約為165K(-108℃),逐步向內(nèi)是一個(gè)增溫降溫再升溫過(guò)程,到了增溫層,溫度可達(dá)1000K,往下到了平流層溫度降到200K,對(duì)流層則為110K;再往下就是壓力和溫度越來(lái)越高,直到氫相變?yōu)橐簯B(tài)氫,溫度高達(dá)10000K。

木星大氣層風(fēng)起云涌,風(fēng)暴的最大速度達(dá)到150米每秒,而地球上17級(jí)風(fēng)暴的速度也只有約60米每秒。木星大紅斑就是一個(gè)已經(jīng)存在了幾百年的大風(fēng)暴,這個(gè)大風(fēng)暴里面可以裝下3個(gè)地球。由于木星磁場(chǎng)比地球強(qiáng)14倍,導(dǎo)致的電閃雷鳴比地球強(qiáng)大一萬(wàn)倍,幾乎可以撕碎和可以摧毀一切。

這就是人類(lèi)了解的木星環(huán)境一部分,這些知識(shí)并非憑空想象,是根據(jù)各種觀測(cè)和探測(cè)器到訪后,收集到的無(wú)數(shù)資料和圖像,科學(xué)家們經(jīng)過(guò)幾十年的科學(xué)建模得到的。

在這樣一個(gè)環(huán)境中,人如何站在木星上,又怎么能夠掉入地核呢?我們可以想象一下,如果飛船將一個(gè)人送到木星,讓其穿著宇航服出艙向木星內(nèi)部作自由落體,他可能經(jīng)歷的過(guò)程如下:

如果宇航服能夠經(jīng)得起壓力和高溫考驗(yàn),理論上他可以一直下落到5000公里深處。但在這個(gè)過(guò)程,加速度會(huì)越來(lái)越快,與木星大氣摩擦的溫度越來(lái)越高,不要說(shuō)人類(lèi),就是鋼鐵也無(wú)法承受,因此在這個(gè)下落過(guò)程,就會(huì)被肢解燒毀。

如果這個(gè)肢解燒毀過(guò)程還有一點(diǎn)殘?jiān)軌虻竭_(dá)對(duì)流層,就要被風(fēng)暴和雷電再次摧殘蹂躪,完全融入木星大氣了,最終在越來(lái)越高的壓力和溫度下,融入液態(tài)氫里面,不留一絲痕跡。

NASA發(fā)射的探測(cè)器伽利略號(hào)在超預(yù)期完成木星探測(cè)任務(wù)后,于北京時(shí)間2003年9月22日凌晨,按預(yù)定計(jì)劃一頭撞進(jìn)了這顆太陽(yáng)系最巨大的行星,以最后綻放的輝煌結(jié)束了自己8年孤獨(dú)的探索使命,與伽利略號(hào)有關(guān)的1500名各界代表,聚集在NASA噴氣實(shí)驗(yàn)室為它送終。

伽利略號(hào)探測(cè)器重約345公斤,厚厚的隔熱罩就占據(jù)了200公斤,當(dāng)其以17萬(wàn)公里的時(shí)速墜入木星大氣層,也就是秒速47公里,將承受400g的加速度,溫度達(dá)到780度,表面承受14個(gè)大氣壓,在這種高溫高壓沖擊下,很快就被肢解了。

隨后,探測(cè)器碎塊隨著下墜的深度,受到越來(lái)越高的壓力和溫度摧毀,最終消失得無(wú)影無(wú)蹤,成為濃密大氣和液態(tài)氫中的微量元素。

這樣的木星,你還會(huì)覺(jué)得人站在木星上會(huì)直接掉進(jìn)地核嗎?歡迎討論。

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標(biāo)簽: 氣態(tài)行星 木星大氣 科學(xué)家們

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