木星是一顆巨大的氣態(tài)行星,其質(zhì)量約為地球的318倍,體積更是高達(dá)地球的1300多倍,在太陽系八大行星中,木星是絕對的“老大”,這使得我們?nèi)祟悓@顆巨大的行星格外關(guān)注,關(guān)于木星的各種稀奇古怪的問題也層出不窮。
比如說有人就提出了這樣一個問題:既然木星是氣態(tài)行星,那如果把木星上的氣體全部吹走,會有什么后果呢?下面我們就來討論一下。
首先要講的是,所謂的氣態(tài)行星并不是指全部是由氣體構(gòu)成的行星,而是指不以巖石(或者其他類型的固體)為主要成分、沒有確定的固態(tài)表面的行星,也就是說,氣態(tài)行星也是可以擁有固態(tài)核心的。
那么木星到底有沒有固態(tài)核心呢?其實(shí)這個問題的答案也是科學(xué)家們很想知道的。
盡管以人類當(dāng)前的科技水平,暫時還不能直接進(jìn)入到木星深處去直接探索,但通過探測器在木星附近收集到的數(shù)據(jù),我們還是可以間接推測出木星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
如上圖所示,在探測器飛越木星的過程中,其發(fā)出的無線電信號會因?yàn)槟拘堑囊ψ兓霈F(xiàn)細(xì)微的多普勒頻移,通過大量對比探測器的實(shí)際軌道和理論軌道的差異,就可以構(gòu)建出木星的重力場模型,進(jìn)而推測出木星內(nèi)部的質(zhì)量分布。
科學(xué)家根據(jù)“先驅(qū)者10號”、“旅行者1號”、“旅行者2號”、“伽利略號”、“朱諾號”等多個探測器傳回的數(shù)據(jù)推測出,木星很可能存在一個由重元素構(gòu)成的固態(tài)內(nèi)核,其質(zhì)量在地球的12倍至45倍之間(注:這里的重元素是指比氫和氦更重的元素)。
因此科學(xué)界普遍認(rèn)為,木星應(yīng)該有一個致密的固態(tài)核心,其外包裹著大量的氫和氦(注:木星主要由氫和氦構(gòu)成,其中氦占其質(zhì)量的大約4分之1,其他的絕大部分都是氫)。
由于隨著深度的增加,木星上的物質(zhì)會逐漸變得更熱、也更致密,因此木星的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是:最外層是氣態(tài)的氫和氦,當(dāng)深度增加到一定程度時,氫和氦就以液態(tài)存在,而在更深的位置,極端的壓強(qiáng)會將氫原子中的電子“擠”出來,使得它們像金屬一樣可以導(dǎo)電,這種狀態(tài)的氫也被稱為“金屬氫”,在此之下就是木星的固態(tài)核心(大概如下圖所示)。
據(jù)此我們可以得出,木星上層的氣體一旦消失,木星上的那些原來處于高壓狀態(tài)下的液態(tài)氫、液態(tài)氦以及“金屬氫”都會因?yàn)槭憾D(zhuǎn)變成氣體,在這種情況下,如果把木星上的氣體全部吹走,其后果就是木星會失去幾乎所有的氫和氦,只剩下一個比原來小得多的固態(tài)核心。
值得一提的是,雖然我們?nèi)祟惸壳安]有能力把像木星這樣的氣態(tài)行星上的氣體全部吹走,但宇宙中那些能量巨大的恒星卻可以做到。
從理論上來講,假如一顆氣態(tài)行星與其主恒星的距離太近,它的氣體就會被主恒星不斷地剝離,久而久之,這顆氣態(tài)行星就會只剩下一個固態(tài)核心(如果它有的話),科學(xué)家給這種奇特的天體起了一個奇怪的名字——“冥府行星”(Chthonian planet)。
有意思的是,我們有可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一顆“冥府行星”。這顆星球被命名為“TOI-849b”,距離地球大約730光年,由“凌星系外行星巡天衛(wèi)星”(TESS)于2020發(fā)現(xiàn),其主恒星被命名為“TOI-849”,是一顆與太陽相似的黃矮星。
觀測數(shù)據(jù)表明,“TOI-849b”的體積與我們太陽系中的海王星差不多,但它的質(zhì)量卻大約是海王星的2.3倍,地球的39.1倍,密度約為5.2克/立方厘米,與像地球這樣的巖石行星相當(dāng)。
另一方面來講,“TOI-849b”距離它的主恒星非常近,以至于其表面溫度可以高達(dá)1530攝氏度左右,并且大約每18個小時,它就會完成一次公轉(zhuǎn)。
所以我們可以做一個合理的推測,“TOI-849b”曾經(jīng)是一顆與木星相似的氣態(tài)行星,后來因?yàn)槟撤N原因遷徙到了距離其主恒星非常近的軌道,在此之后,它的氣體就持續(xù)地被主恒星“吹”走,最終演化成了一顆“冥府行星”,而這也很可能就是木星上的氣體被全部吹走后的結(jié)果。
好了,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,我們下次再見。