10億年後,木星會變成太陽系的第二恆星嗎?

2020-09-11 零下一度的心一一

在我們的太陽系中,太陽是已知唯一的一顆恆星,它通過氫核聚變不斷向外釋放出能量,從而照亮整個太陽系。太陽中的73.5%為氫(質量佔比),24.9%為氦,其他元素的含量很少。

另一方面,木星是太陽系中質量第二大的天體,而且這顆行星很特殊。木星的成分不但與太陽相近,幾乎都是由氫和氦組成,而且木星本身也在向外發出熱量。據估計,在木星表面下方約7萬公裡的核心區域,溫度高達3.5萬度。

那麼,木星在未來會變得越來越來熱嗎?10億年後,木星會變成恆星,讓太陽系變為雙恆星系統嗎?

木星確實正在向外輻射出熱量,這是基於開爾文-赫爾姆霍茲原理。木星不斷散熱,表面不斷冷卻,這會導致木星內部發生收縮,由此會產生熱量。另外,木星內部的液氫和等離子態氫的對流也會產生熱量。

不過,雖然木星自身發出的熱量多於接收到的太陽熱量,但這還遠不足以讓它成為恆星。究其原因,木星的質量太低了,無法像太陽那樣進行氫核聚變。

在太陽中,氫核聚變並非發生在所有地方,僅在溫度達到1500萬度、壓力達到2500億個地球表面大氣壓的核心區域才能進行。只有當溫度和壓力足夠高時,氫原子核才有足夠高的能量和概率發生碰撞,從而結合成氦原子核,並產生能量。

相比之下,木星核心的溫度只有3.5萬度,壓力最高只有4500萬個地表大氣壓。儘管木星上大都是氫,但它們無法在木星的核心區域中發生核聚變反應。由於沒有像太陽那樣的強大熱源,木星整體上還是很冷的,木星的平均溫度只有-145 ℃,而太陽表面的平均溫度就已經高達5500 ℃。

既然木星上都是氫,能否把木星點燃呢?

首先,通過化學手段來點燃木星是不現實的。在地球上,點燃氫氣是輕而易舉的事情。但在木星上,氫氣無法被點燃,因為木星上缺乏氧氣,燃燒的一大條件是要有諸如氧氣這樣的氧化劑。

另一方面,氫彈是通過引爆鈽來點燃的,那麼,能否通過相同的方法來引發木星的氫核聚變呢?

答案是否定的。引爆鈽最多只能讓少部分的氫發生核聚變反應,而其他氫是不會參與連鎖反應的,因為沒有足夠高的溫度和壓力,這種反應是不可持續的。伽利略號木星探測器在結束探測任務之後,它攜帶著鈽熱反應撞擊木星燒毀,結果也沒有引爆木星。

為了讓木星成為恆星,唯一的方法是給它增重,但並不需要像太陽那麼重。如果木星的質量增加為目前的75倍,也就是太陽的7.5%,那麼,它就能通過引力坍縮,自發地啟動核心區域中的氫核聚變,從而成為一顆紅矮星

然而,木星幾乎不大可能會自發地演化成一顆恆星。這是因為形成太陽系的星雲幾乎都被太陽吸收,太陽系中沒有星雲供木星繼續增重。即便把另外七大行星的質量都給木星,也遠遠不夠,因為它們的總質量僅為木星質量的五分之二。

除非,人類在數以億年之後,發展出了十分強大的科技,有能力從太陽上提取物質,並轉移給木星。這樣,木星可以成為恆星,而太陽仍然還是恆星,並且這麼做還是有意義的。

事實上,10億年之後,太陽就會因為氫核聚過於劇烈而變得非常熱,導致地球熱到難以適合生命生存。如果從太陽上提取物質,使得太陽的質量下降,就能減緩氫核聚變,從而達到給太陽降溫的目的。

也就是說,太陽系在10億年後有可能會出現兩顆恆星。木星成為紅矮星之後,對於地球的影響是很有限的,因為它的光度很低,地球所能接收到的熱量很有限。到了那時,木星亮到在白天肉眼可見,我們可以看到天上有兩個「太陽」。如果是在夜晚,木星的亮度可以達到滿月的80倍,閃耀著紅色光芒。

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    然而,不幸的是,它沒能成為恆星,因為木星沒有足夠的質量在其核心引發聚變反應(足夠質量是成為恆星的必要條件) 另外,即使太陽系中所有的其他行星都與這顆氣態巨行星相撞,這些質量仍不足以將木星推至恆星狀態。
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    太陽將在數十億年後演化為紅巨星,然後再拋灑出大部分物質後演化為白矮星,木星由於質量太小,不太可能會演化為恆星。太陽是我們太陽系中唯一的恆星,科學家根據鈾的同位素測定法,估算出太陽年齡45.7億年;根據恆星形成與演化理論,像太陽這樣的恆星,主序星壽命大約為100億年,目前太陽核心溫度為1500萬度。
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    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!
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    木星上全是氫氣,給它加一把火,能變成第二個太陽嗎?許多朋友應該都知道,我們人類生存的地球,只是太陽系中的一顆普通的行星。而除了我們地球之外,太陽系裡還有七顆其他的行星,還有太陽這一顆獨一無二的恆星。此外,還有許多的矮行星、小行星帶和柯伊伯帶的小行星等等,無數的天體共同組成了太陽系。在太陽系中質量最大的天體自然是恆星太陽。單單太陽自己,就佔據了太陽系99.8%的質量。而剩下的0.2%裡,又有一半被木星佔據……可以說整個太陽系中絕大多數的質量,都集中太陽和木星這兩個巨無霸身上了。
  • 科學家發現,木星會自己發光,那它未來能夠變成恆星嗎?
    太陽系中有八大行星,在這八個行星中,木星是最大的一個,這個行星是一個氣態行星,不但擁有遠勝其他七顆行星的質量和體積,還一直都是許多人心中的下一個太陽系恆星備選。雖然木星連褐矮星都不是,但是還是有很多人,堅定不移相信未來木星能夠成為一顆恆星。
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    從恆星演化的趨勢來看,太陽未來幾十億年有可能會演化成白矮星。一旦太陽演化成白矮星後,太陽系的八大行星可能會因為太陽的爆炸而毀滅,當然太陽系也不復存在。圖3 恆星演化的不同階段最初在分子雲氣體和坍縮的塵埃中誕生恆星。隨後,經過幾百萬年的時間,恆星會漸漸地達到平衡狀態,變成主序星。我們的太陽現在就是處於主序星的中年期階段。
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    你可能會猜到,通常,行星需要有大量的空閒時間來儲備,以便能夠從一小塊空間碎片演變成一個具有固體表面的、完整的空間物體。然而,有時行星可以打破宇宙創造的規則,可以直接來源於一顆垂死的恆星。如果真是這樣的話,那麼有一天我們的太陽也能變成一顆行星嗎?黑洞把恆星變成行星太陽是宇宙中最普通的恆星:它的大小和亮度都不是非常大,但它已有大約50億年的壽命。