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。