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地球是一顆典型的巖質行星,表面是固態的,主要成分是一些金屬和矽酸鹽。而木星的形態與組成完全不同於地球。雖然木星也是一顆行星,但它的成分更像恆星,與太陽差異不大。
木星大氣中89%是氫氣,10%是氦氣,另外還包含一些甲烷、氨氣、乙烷、水蒸氣等氣體。木星沒有像巖質行星那樣的固態表面,它的大氣層一直向下延伸5000公裡,差不多是地球直徑的五分之二。
隨著深度的增加,壓強會變得非常高,導致氫分子被壓縮成液氫。當壓強達到地球表面大氣壓的200萬倍時,氫分子將會被壓縮成具有金屬性質的金屬氫,電子變得可以自由運動。
既然木星濃厚的大氣層大都是氫氣,為什麼木星不會爆炸呢?
儘管氫氣是一種十分易燃的氣體,但燃燒還需另外兩個條件,一個是火源,還有一個是氧化劑。
木星上不缺火源。由於木星大氣層中含有水蒸氣,在木星內部熱量的驅使下,水蒸氣會逐漸聚集成雷暴雲,從而可以產生閃電。木星上的閃電非常強烈,其強度估計是地球上的1000倍。
另一方面,當一些彗星或者小行星靠近木星時,它們有可能會被木星的強大引力拉過來,與木星發生相撞,由此可以釋放出巨大的能量。在1994年,天文學家第一次觀測到了彗木相撞現象。
當時,尺寸為1.8公裡的蘇梅克-列維9號彗星撞向木星。在木星引力的作用下,這顆彗星解體為21塊碎片,它們以大約60公裡/秒的速度衝進木星大氣層。結果彗星完全燒毀,釋放出的能量高達6萬億噸TNT當量,這相當於當年投向廣島原子彈當量的3億倍,或者全球核武庫總當量的600倍。
儘管木星上不缺燃料和火源,但木星上缺氧化劑,這是木星上的氫氣沒有被點燃的原因。地球大氣中21%是氧氣,所以我們平時很容易點燃可燃物體。火箭發動機為了在沒有氧氣的太空中也能工作,需要自身攜帶氧化劑,常用的包括液氧、高氯酸銨、四氧化二氮。
但木星的大氣中幾乎沒有氧氣以及其他氧化劑,所以木星不會被點燃,更不會爆炸。不然的話,木星早就不存在了。同為氣態巨星的土星也是如此,也不會被引爆。
既然木星的成分與太陽很相似,為什麼太陽又能燃燒呢?
太陽所在進行的「燃燒」不是普通的化學反應,而是氫核聚變反應。在太陽上,氫分子在高溫下被電離,形成由氫原子核和電子組成的等離子體。氫原子核發生碰撞之後,能夠結合成氦原子核,在此期間損失的質量會轉變成能量,這就是太陽的能量之源。
儘管木星的成分類似於太陽,但木星的質量太低,沒有足夠的溫度和壓力來啟動核心的氫核聚變。理論上,只有讓木星的質量增加到現在的75倍,也就是恆星的質量下限,木星才能像太陽那樣「燃燒」起來。