木星變成另一個太陽一直都是個熱門話題,這可能有多種因素導致,首先它是太陽系最大的行星;其次它還是一個恆星胚,簡單的說在條件足夠的情況下它是能成長為恆星的;最後有部著名的科幻片《2010威震太陽神》中描述了一個木星成為太陽的故事,情節有些曲折與離奇,但結局震撼,天空中出現兩個太陽!
早在1796年,拉普拉斯就在他的《宇宙體系論》中,獨立提出了關於太陽系起源的星雲加說。可以簡單的概括為:太陽在一團收縮的氣體雲中形成,而行星則誕生於形成太陽後在黃道面上的邊角料,當然原文並沒有那麼簡單,下文我們也將簡單介紹下現代恆星形成的過程。
獵戶座發射星云:M42
很多瀰漫在星際空間星雲,我們都可以用普通望遠鏡觀測到,比如著名的獵戶座火鳥星雲M42,不僅是在夜空中那麼明顯的存在,它在銀河系中也以盛產恆星著稱。英國天文學家威廉·哈金斯經過計算後認為,星雲中分子雲中的熱壓力不足以對抗引力時就會導致坍縮,有兩種情況:
密度擾動區域大於金斯長度時會引起引力坍縮
分子雲的密度大於等於金斯質量時也會引起引力坍縮
當然外部擾動則可以提前達到這個臨界狀態,比如臨近的超新星爆發等,但不管如何,M42星雲的各處正在發生著這個過程。
恆星誕生過程:星雲局部坍縮形成博克球狀體-內部可能分裂為多個坍縮區域-形成積盤-中心誕生原恆星-周圍行星形成
斯皮策太空望遠鏡觀測到「HOPS 383」原恆星誕生時的情景
有一個關鍵:中心的原恆星在坍縮過程中質量會上升,引力坍縮能會讓中心溫度升高,它首先會達到一個氫元素氘的聚變條件而開始燃燒氘,這是褐矮星的標準,此時的質量大約是木星的13倍,時間大約持續5千萬年到一億年,因為氘豐度不夠,燒完算數。但質量繼續增加,逐漸會達到氫同位素氕的聚變,曾經天文學家計算後認為太陽核心不足以達到氕聚變條件,但後來發現了量子隧穿效應可以讓氕的聚變條件大大降低,因此太陽開始發光。
發光後的太陽(恆星)會在表面劇烈活動下拋射出大量的高能物質,另外光輻射本來具有一定壓力,因此瀰漫在恆星周圍的物質開始被這個後來被稱為恆星風(太陽風)的東西吹跑,而太陽附近則留下比較固態物質,最後形成了內行星(巖石質行星),而太陽風能力有限,只吹到了小行星軌道以外,木星位置氣態物質比較豐富,形成了巨型氣態行星,但太陽形成後剩下的邊角料實在太少,木星成長為恆星的希望破滅。
前文說了,木星的恆星之夢已經破裂,那麼究竟差多少呢?我們知道太陽形成時剝奪了太陽系99.86%的物質,剩下的木星受到太陽的垂青,拿到了70%以上的物質,其他行星和矮行星小行星帶柯伊伯帶等分享了剩下的30%物質。
前文我們也說明了達到13倍的木星質量可以達到褐矮星的標準,當然褐矮星並不能算是一顆恆星,而達到恆星的標準至少需要80-100倍木星質量,從理論上來看木星即使將太陽系所有物質收集起來也滿足不了成為最低的褐矮星要求,所以木星+土星是不可能滴,木星夢想再次破裂
都說天體相撞會產生極大的能量,比如中子星和黑洞等碰撞都是宇宙最為壯觀的能量釋放事件,那麼天體相撞會讓木星和土星成為恆星嗎?其實我們很難預估木星和土星撞一起的後果,但我們可以參考太陽系的形成時代。
太陽系行星的形成就是一個不斷碰撞與成長的過程,從最初的微行星碰撞累積開始到行星形成時清理太陽系軌道,一直以來就是這麼磕磕碰碰過來的,當前太陽系其實也不安寧,比如1994年的彗星木星相撞,但整體上這種事件在形成之初簡直就算不上碰撞,因為更大的撞擊時常發生,而且規模達到了行星撞擊級別,但木星依然沒能成為恆星
當然想要用引爆或者撞擊著正局部達到聚變條件來點燃木星顯然是行不通的,因為聚變是一個條件要求非常嚴格的過程,如果是高壓,那麼高溫條件可以稍稍降低,因為這兩者都會增加原子核之間碰撞的概率,如果少了其中一個,那麼這個概率就會大大降低,甚至不會發生,我們相信也許在某些極端撞擊的局部可以達到聚變條件,比如氫同位素要求比較低,可以達到燃燒要求,但它的含量在自然界中只有0.02%,這是一個極低的水平,但仍然只能在原子彈爆炸瞬間創造的環境聚變,一旦失去,它並不能產生鏈式反應的結果。
而含量更大的氫同位素氕的聚變要求極高,即使在太陽內核環境下也只能以極低的速度聚變成氘,繼而進入快速核聚變時代,而氘的生產過慢延長了太陽壽命,長達100億年的壽命大都是氕轉變成氘的時間。
因此碰撞過程也許會達到部分氘聚變的條件,但因為很快就會失去這個環境,而氘含量極少,所以對於恆星級別來說,這個聚變能量釋放可以忽略,當然更大的可能是不會達到聚變條件。
如果兩者碰撞,那就不是孤立事件了,首先兩者的輕微動向都會造成柯伊伯帶和小行星帶大亂,而地球生命很可能將在這個時代滅絕,而未來的碰撞並不會是簡單碰撞,而是一個互相環繞成雙行星系統逐漸縮短距離,吞噬物質後最終碰撞合併成一顆行星,這個過程將會是太陽系行星形成後最大的一次洗牌,所有行星將接受彗星和小行星碰撞的洗禮,太陽也將受到部分惠澤。2005年時法國尼斯天文臺四位科學家提出的尼斯模型認為,木星曾經在早期太陽系時遷移軌道,這導致了形成初期時大批柯伊伯帶小行星進入內行星軌道,這給內行星留下了千瘡百孔撞擊的同時,也帶來了大量的水源,似乎這也不是壞事,但現在人類文明已經誕生,不再需要這樣的「恩惠」。
但事實上木星與土星根本不可能相撞,很多朋友會認為太陽紅巨星到白矮星時代,質量會大幅減少,木星軌道會外遷可能與土星碰撞,但此時土星軌道也會外遷,因此兩者根本就不會撞到一起,而且兩者距離極為遙遠,想撞一起也著實有點困難。
上文說了太陽的紅巨星時代將會拋棄大量恆星物質,而這些絕大部分都是外部的氫殼,大約佔太陽質量的50%甚至更高,木星如果能獲取到其中的20%,那麼它將達到一顆紅矮星的最低標準,而且由於太陽自轉,未來的這些物質大都將從黃道盤面向四周擴散,因此木星的機會還是比較大的。
IC418它的大小約有0.3光年
所以木星仍有希望,只不過得等到太陽死了後再說