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木星是一顆氣態星球,為什麽隕石撞擊木星,不能穿透整個木星?

2024-07-26科學

導語

隕石作為太陽系中充斥其中的小型天體,不少都被認為是太陽系形成過程中遺留下來的物質,正因為這樣的原因,科學家們早已派出無數次探測器前往宇宙深處,尋找宇宙是否還有生命的跡象。

然而在這些研究中卻發現一個非常令人疑惑的問題——我們都知道木星是一顆非常古老的氣態星球,但是為什麽隕石撞到木星表面後,卻不能穿透整個木星呢?

隕石撞擊木星的原因。

眾所周知,中國的太空探測器天問一號就曾降落到火星的表面,即使是成本也非常高昂的火星車上也搭載著網絡攝影機,用於記錄行駛過程中地表的各種情況。

然而一旦降落到木星,這一切的網絡攝影機和記錄器就會失去它們的功能,因為木星的表面大多由氨和甲烷所組成的雲層所遮掩著,網絡攝影機什麽的就會非常無用。

正是由於這厚實的雲層擋住了光照,使得木星的表面也瞬間變得非常黑暗,無法反射出太陽光,所以即使人類有登陸過木星這一天,也是各種黑暗的景象。

然而形成這嚴密的雲層也正是因為木星內部的高溫,木星內部是由氫氣和氦氣以及一小部份微量氣體,比如甲烷之類的氣體組成的,這些氣體在高溫的作用下一定程度上又形成了等離子體,而這些等離子體與凝結物質之間所進行的復雜的物理化學反應,也正是木星產生的豐富的氣體層。

這層氣體與物質混合在一起形成了非常厚實的雲層,成為木星表面的保護層,也是沖擊物體最前沿的層,因此也是物體能夠到達的最近的一層地方,這也是隕石無法穿透木星的原因之一。

地球的大氣層厚度在50公裏左右,那麽隕石要想穿透地球表面,所需要的速度就在72公裏每小時,而木星的直徑是地球的11倍,在地球的重力加速度上,木星的重力加速度更加大,所以隕石在進入地球的過程中就已經被地球環繞的大氣層垂直撞擊了。

如果要讓隕石穿透地球的話,那它的速度就必須在40.5萬公裏每小時,這個速度已經遠遠超出了地球的逃逸速度——11.2萬公裏每小時,那麽這樣的速度也會讓地球上的物體全都跟著一起飛走,成為一個小行星。

由此可見,地球的密度和紐西蘭環繞的大氣層就形成了一道「阻力」,這樣隕石才不能從地球的一面穿到另一面,最終很大一部份會在撞擊大氣層的過程中燒毀,只有非常小的一部份最終會掉落到地球表面。

但回到木星身上,木星的密度比地球小得多,沒有地球般的大氣層能夠阻擋隕石,所以隕石為什麽還不能從木星的一面撞到另一面呢?

木星內部結構所致。

還有一個原因,那就是木星表面之下的內部結構,眾所周知,木星是太陽系中的最大的氣態行星,可以說木星的內部都是氣體構成的。

但木星的內部並不是一碗水端平的,木星的內部結構還是非常豐富多樣的,主要分為三種不同的組成。

距離木星表面最近的一層就是海洋層,這層主要是由清澈的液態氫組成的,深度約為3000公裏,這同樣是由於高溫的作用,因此海洋層中氫氣處於高溫高壓的狀態,和液態一層,並且中央的溫度已經達到了1萬攝氏度,這絕對是火海燒模樣。

再下面一層是巖石層,這層主要有水、甲烷和氨組成,深度約有1.2萬公裏,水和甲烷的溫度約為2000攝氏度,氨的溫度約為1000攝氏度,這樣下去,溫度逐漸降低,氣體和液體逐漸凝固,最終形成了木星的核心,直徑有5000公裏。

先不說這樣的核心是不是地球人類能夠站立的,單就密度就已經遠遠超越了地球的密度,但是它主要是由金屬和石頭組成的,而地球的內核就是木星核心裏的鈦合金。

因此,隕石要想穿過木星表面都還沒有進入到核心層,這也是隕石無法穿透木星的主要原因之一。

因此,木星的內部結構越是往下,密度就會越大,如果隕石有能力穿透整個木星,那麽它的密度也必須和木星一樣才行,然而隕石的密度顯然也無法達到這一點,所以它是沒辦法穿透木星的。

然而如果只是這一個原因的話,按照我們現有的知識和觀測來看,隕石並不可能會從一側撞擊到另一側行星,他最終也會從另一面飛出來。

但是實際上木星的重力是非常強大的,所以隕石一旦被木星輻射的重力吸引的話,它所受的重力加速度就會非常大,甚至達到地球的37倍,如果隕石的碰撞角度非常正的話,它是可以被撞破的,但是如果角度不正的話,那麽無論隕石的密度怎麽樣,最終都會沿著木星的表面執行一圈又一圈。

所以要想讓隕石從一面撞擊到另一面,擺脫最大的障礙是模擬隕石撞擊的角度,當角度非常小的時候,隕石是無法穿透木星的。

木星的磁場。

那麽在現實中我們又是怎麽得知木星並沒有被隕石貫穿的呢?

這是因為木星身上的磁屏障,這一屏障是由木星的磁層與太陽風之間的相互作用所形成的,太陽風中帶正電荷的質子在磁場作用下被排斥到木星的遠端,形成了一個磁層,這一層磁層能夠阻擋掉大量的電荷粒子,使得木星的磁場深度加深,從而形成一道磁屏障,抵擋住了大量的帶電粒子,防止其進入木星的內部。

然而,正是因為這道磁屏障的存在,使得帶電粒子無法進入木星,反而形成一個天然的磁屏障,這也正是木星維系自己巖石層和核心層之間物質分布均勻性的原因。

因為如果木星的大氣層中的磁場被打破,那麽就會導致核心層和大氣層的磁場之間相互混合,這也就會導致木星內部結構的原本分布不均勻,就此崩潰,甚至會出現地質活動,是木星萬劫不復。

盡管科學家們已經針對木星做了大量的研究,證明了木星並不會被隕石穿透,但是這一問題仍然存在著某些爭議,因為有些科學家們認為木星能夠被隕石貫穿,他們認為隕石能夠穿透木星的原因,是因為木星是氣態行星,其大氣層比較厚,所以行星質素主要集中在核心層,所以隕石是能夠穿過木星的。

結語

說了這麽多,是不是有點亂,其實這些只是對木星問題的一小部份討論而已,很顯然目前來說,我們並沒有能力派飛船前往木星,也無法得知木星的問題,所以我們也不可能知道這些爭議的問題的答案。

但是這些問題也正是激發科學家們探索宇宙的好奇心,是他們的探索讓我們對太陽系演化的過程有了更深的認識,即便這一問題沒有最後的答案,但是這一討論的過程也是科學研究的一部份,也正是由於這些問題的存在,科學才會不斷的發展起來,因此,我們要不斷地探索,也許有朝一日,科學家們真的搞出了「反重力飛船」前往木星,我們就能夠得知木星的真相了。

或許正是這個問題的存在,科學家們對木星的探索才會不斷深入,同時也會為木星後來的探索和研究提供新的思路,從而進一步深入到木星的內部結構和磁場,這無疑會為我們更加深入理解行星形成和演化過程提供非常重要的線索和見解。

另一方面,木星作為太陽系中的巨大氣態行星,和地球這樣的小型固態行星相比,具有截然不同的內部結構和磁場特性,正是因此,我們才能夠充分感受到太陽系中行星多樣性的魅力,也從中汲取深刻的養分和啟發,為我們認清太陽系和宇宙本質提供豐富的視角和思考。

因此,問題不是問題,探索就是探索,正是這種不斷思考和探索的過程,才能夠讓我們不斷發現新的知識和見解,也為科學研究開辟新的道路,激發科學家們探索更廣闊領域的無限熱情和勇氣。