就质量和体积而言,木星是太阳系中最大的行星。作为一颗气态巨行星,木星充满了氢气。众所周知,氢气可以燃烧,燃烧后会生成水,那么问题来了。如果大量氧气输入木星后被点燃,木星会不会变成“水球”?
需要注意的是,氢气的燃烧需要氧气的参与,而木星上氧气的含量可以忽略不计,所以我们不可能直接点燃木星,这意味着要想点燃木星,必须先向木星输入大量的氧气。
在木星上完全燃烧氢气需要多少氧气?
木星的质量约为1.8982×10^27千克,氢约占木星总质量的75%,约为1.42365×10^27千克。根据氢氧燃烧化学方程式中的质量比,燃烧1公斤氢气需要8公斤氧气。由此,我们可以得出,如果木星上的氢要完全燃烧,它需要11.3892×10^27千克。
在整个太阳系中,地球大气中的氧气是最丰富的,科学家给出的估算值为1.18409×10^18千克。经过简单计算,可以得出在木星上完全燃烧氢气所需的氧气大约相当于地球大气中总氧气的96亿倍。
显然,我们根本找不到这么多氧气,所以“点燃木星”的想法是不现实的。当然,这并不妨碍我们继续讨论这个话题。
如果大量氧气注入木星然后被点燃,接下来会发生什么?
如果我们能把足够的氧气放入木星,并使其与木星上的氢气充分混合,那么木星就能被点燃,它就会剧烈爆炸。用不了多久,整个木星就会陷入火海,猛烈的燃烧会释放出大量的光和热,使得此时的木星看起来像一颗恒星。
但是木星的这种状态不会持续太久,氢燃尽后就会熄灭。当燃烧充分时,整个燃烧过程会产生约为木星原始质量6.75倍的水。在高温环境下,这些水大部分以水蒸气的形式存在,在重力作用下不会逃逸。
木星上的火焰熄灭后,其表面温度会逐渐下降。当温度下降到一定程度,木星上的水汽会大量变成液体,于是木星就变成了一个巨大的“水球”。是的,理论上来说,木星被点燃后确实会变成“水球”,但需要注意的是,木星的这种“水球”状态只是暂时的。
随着木星表面温度的持续下降,水会冻结成冰,但并不是所有的水都会冻结,因为木星有一个热的核心,温度会随着深度的增加而升高,所以当它到达一定深度时,水不会冻结,它会以液态水的形式存在。有趣的是,如果深度继续增加,水会再次结冰。为什么呢?
上图为水的相图,显示了水的固、液、气三相与温度、压力的关系。从中我们可以看出,当压力增加到一定程度时,水在高温下会变成固体。
木星的内压很高。燃烧后,它的质量增加了几倍,压力也会大大增加。因此,木星内部一定深度以下的压力可以将大量的水完全“压”成固体。
木星燃烧后会变成什么样的天体?
木星最终稳定后,它的结构会是这样的:最内层仍然是一个热的核心,然后一层厚厚的冰包裹着它的核心,然后向外,有一个由液态水组成的海洋,在这个海洋上面,有一层厚厚的冰。
此外,燃烧后,木星仍会有一个大气,主要由氦组成。由于氦是一种惰性气体,它们不会参与木星的燃烧过程,而且由于氦约占木星原始总质量的24%,所以大气层相当厚。
显然,处于这种状态的木星不能称为气体巨行星,但如果一定要归类的话,应该归类为“冰巨行星”。
顺便说一下,很多人认为太阳系中的天王星和海王星是气态巨行星,但实际上它们不是,因为它们也被归类为“冰系巨行星”。
好了,今天就到这里吧。欢迎大家关注我们。下次见。