木星大氣89%是氫氣,閃電強度是地球上1000倍,為什麼不會爆炸?

2020-12-13 火星科普

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

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。

相關焦點

  • 木星全身都是氫氣, 有可能爆炸燃燒嗎?
    當然不會。原因很簡單,地球上的氫氣會爆炸是因為存在著氧化劑(氧氣),氫氣遇到氧氣發生燃燒或者爆炸。但在木星大氣中則90%為氫氣,餘下的為氦氣和更少的甲烷、氨氣等等,根本就不存在任何氧化劑氣體,所以無論你用多大的流星都無法點燃木星上的氫氣。那麼木星上的氫氣是否會像太陽一樣產生核聚變呢?
  • 地球極光非常壯觀,但木星極光比地球強1000倍,而且至少有五種
    ,可以看到成片的瀰漫性的光,不過由於金星沒有磁場,這些光並不會像地球上這樣順著磁力線向地球延伸。我們通常說火星也沒有磁場,其實火星的磁場也和水星差不多,都是十分微弱,但是火星比水星強的一點是有稀薄的大氣,因此也可以產生類似於金星上面的極光,但是強度也會十分微弱,不過在2004年8月14日,火星快車號上的儀器SPICAM曾經檢測到火星的極光,輻射區域大約寬30公裡,高度在8公裡左右,後來分析發現這是由於火星極光下面區域產生了局部性的較強磁場
  • 數十億年過去了,木星始終也沒有被點著
    木星高層大氣之中90%以上都是氫氣,而氫氣易燃,如果我們到那裡放一把火是不是就能讓木星燒起來呢?答案是否定的。 木星作為太陽系最大的氣態行星,其大氣層厚達數千公裡,木星大氣流動過程中所產生的摩擦是非常強的,而這就意味這木星上會出現頻繁的閃電,所以也有人戲稱木星為「雷電煉獄」。
  • 木星上有許多閃光,若木星爆炸了,會威脅我們嗎?預測了兩種情況
    木星上的爆炸似乎越來越頻繁了,如果木星發生了大爆炸,那人類將會面臨著什麼?如果你對空間感興趣,並時不時會問自己:「如果……」,那麼我們就知道去哪裡尋找答案!至於爆炸,我們應當記住,外層空間是一個真空,因此衝擊波不能傳播。這樣一來,地球上不會有聲音,也不會地震。當木星爆炸時,地球人應該擔心的是小行星和衛星。圍繞木星這顆巨大氣態行星運行的大型衛星很可能會被拋出太陽系,所以它們對我們不會構成任何威脅。
  • 如果我們向木星大氣中釋放出千億噸氧氣,人類有可能在木星呼吸嗎
    在木星的大氣層中添加數千億噸(10 ^ 24噸或者10 ^ 25噸)的氧氣是行不通的。10 ^ 24噸的氧氣可能會和氫氣產生巨大的爆炸,因為所有的氫氣和氧氣燃燒並產生水。(木星擁有氫氣組成的大氣層,但因為沒有氧氣,所以不會發生爆炸)加入足夠的氧氣,這樣每一個氫原子都對應20個氧原子,這可能會有作用。
  • 木星上的閃電
    長期以來,木星上面是否存在閃電的問題一直是一個謎。1979年3月美國航天局的旅行者一號衛星飛掠木星,證明了科學家們長期猜測的木星閃電確實存在。但是,旅行者一號探測器發現木星上閃電的無線電信號與地球上的閃電相比有所不同。從那時開始,科學家們開始思考木星閃電的起源問題。
  • 木星美麗的外表下,究竟有多恐怖的自然環境?答案讓人害怕
    ,只不過比地球大上幾十倍。氨冰雲組成了整個木星的大氣層,因為高度和厚度的差異,形成了我們看到的絢麗色彩,同時木星的體積巨大,足足有1300個地球的大小,可以被稱為是太陽系中除了太陽之外的「巨無霸」了,同時和太陽構成有些相似,由大量的氫氣和氦氣組成,以及一些其他的元素和化合物,甚至存在甲烷和水這些誕生生命的必要元素。
  • 「大哥」上陣:木星大氣風雲雷電?太空船和地面望遠鏡帶回照片!
    很難想像木星上的風暴強度,這個氣態巨星最明顯的大氣特徵——大紅斑,可能正在變小,但是在一百年以前,它的直徑約為40,000公裡(25, 000英裡),是地球直徑的三倍。木星大氣的另一個特徵就是它巨大的雷暴雲砧:從最底部至最頂部高64千米,是地球上的雷暴雲砧的五倍。
  • 木星有多恐怖?為什麼探測器飛不進木星?
    但是由於是氣態行星密度較小,它的質量只有地球的318倍。儘管如此,木星的質量已經比太陽系中的其它七大行星加起來的質量還多了1.5倍。根據萬有引力的定律,引力與物體的質量是成正比的,因此木星也是太陽系中引力最強的行星。
  • 關於木星的大氣層,您了解多少?天文學家在此為您解惑
    很難給木星的大氣層下個定義,因為木星是由90%的氫氣和10%的氦氣組成的。在地球上,我們可以研究組成地球大氣層的各種氣體。但是在木星強引力的作用下,木星將大氣層聚集到具有非常有趣的特性的獨立層中。接下來我們要介紹木星的大氣層。
  • 木星是由什麼組成的?
    木星是整個太陽系中最大的行星。它的體積大概有1300個地球那麼大。一個更加令人難以置信的事實是,木星比太陽系中其他所有行星的總體積的2.5倍還要大。但是,不時有人斷言,木星完全由氣體組成。這一觀點從某方面說來是真的。大概90%的木星是由氫氣組成的,剩餘10%則是氦氣。
  • 木星是氣態行星,太空人降落在木星上,會直接穿過去嗎?為什麼?
    木星在太陽系所有的行星中,木星最大的特點就是大,木星比太陽系中的其他行星加起來都更大,光是木星上的「大紅斑」都足以容納一個地球。正是因為木星非凡的質量,它成為了太陽系中的老大哥,為其它的行星遮風擋雨。木星與地球非常不同的一點在於,木星是一顆氣態的巨行星,而地球是一顆類地行星。
  • 木星有望變成第二顆太陽?若將木星上的氫氣點燃,此設想或將實現
    在我們浩瀚無窮的宇宙當中,有著各種各樣的行星系,而在我們所處的太陽系之中,有這樣一顆非常特別的行星,它和太陽一樣,表面都是由氫氣和氮氣構成,同時也是一個不折不扣的氣態星球,體積和質量也是相當的龐大,可以說是第二個小太陽,而這一個神奇的行星就是木星。
  • 朱諾號解決了木星閃電之謎
    這是一張木星北半球閃電分布的藝術圖,其中融合了朱諾號的圖像數據。
  • 為什麼說木星是地球生命的守護神?
    他的甘霖雨露滋潤田野和葡萄園,他的閃電武器照亮夜空,震懾魑魅魍魎。因而,朱庇特是護佑人類的大神。古羅馬的人們在卡皮託爾山建築了他的寺廟,極其宏偉莊嚴。木星對地球的影響神話畢竟是神話。從天文學的角度來看,木星對地球真的有那麼大的影響嗎?要說木星對地球有直接的影響,就現代的科學認知來說,主要是木星的引力和磁場,因為這兩者都是長程作用。
  • 如果沒有木星的存在,地球或許已經毀滅,人類移居木星會怎麼樣?
    木星是一個很神聖的行星,是羅馬神話中主要的神,在古希臘神話中更是被譽為「宙斯」,在八大行星中排行第五,但卻起著舉足輕重的作用,毫不誇張的說,如果沒有木星,地球很可能會毀滅,你知道為什麼嗎?整個太陽系內,木星是體積最大的行星,如果以地球的體積為參數,那麼木星足足有1321個地球大小,因為木星的半徑是地球半徑的11倍,和太陽相比,也僅為其的十分之一,就算整個太陽系的所有行星質量加起來,也僅為木星的四分之一。但又由於它是一個氣態巨行星,導致它的密度很低,質量也就沒有想像中那麼巨大,根據數據顯示,木星的質量僅為地球的318倍,為太陽質量的千分之一。
  • 24年前木星上發生了一件事,讓地球躲過一劫,科學家都心頭一緊!
    1994年的一天,在木星上發生了一件讓科學家們都被震撼的事,當時一顆名叫蘇梅克列維9號的彗星以速度超過21萬公裡每小時的速度闖進了太陽系!這顆直徑在5公裡的彗星如果正面撞擊地球,將50000顆原子彈爆炸的能量!
  • 為何科學家曾認為:木星將成為第二個太陽,現今卻又極力否定?
    如果要在太陽系中評選出一個最神秘的行星,那這一稱號的得主一定是木星。木星不僅體積巨大,質量更是太陽系其它七大行星質量總和的2.5倍、太陽質量的千分之一。就連科學家都曾提出過:如果太陽熄滅後,太陽系最有可能成為第二個太陽的行星就將是木星。言論一出就引起了全世界範圍內科學家的討論,如今這一猜想終於迎來了肯定的結局——木星不會成為第二個太陽。
  • 研究發現「精靈閃光」和「怪異閃電」可能正在照亮木星大氣層
    根據美國宇航局「朱諾」號太空飛行器收集的數據,一項新發表的研究顯示,被稱為「精靈閃光」(sprites)和「怪異閃電」(elves)的大氣現象可能正在壯觀地照亮木星的上層雲層。據悉,這些短暫的光顯示在地球上表現為強烈的閃電風暴之上,並且只存在幾毫秒就消失了。
  • 見識過木星的大氣層嗎?來這裡一探究竟!欣賞木星別樣之美
    美麗面紗下的木星大氣層的劇烈運動圖源:universetoday 由於木星大氣層是由90%的氫和10%的氦組成,所以很難解釋它究竟由什麼組成。在地球上,我們能夠考慮到所有的大氣氣體。但在其強大的引力下,木星將這氣體聚攏到具有極其有趣的屬性的互不影響的大氣層中。讓我們看看木星的大氣層吧。圖源:sohu 與在地球上不同的是,在木星上,大氣層和它的其餘部分之間沒有明確的邊界。當你在這顆行星上穿梭旅行,氫和氦的密度和溫度也在改變著,科學家們以此變化界定不同的大氣層。