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。


木星是由什麼組成的?


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。除了這些氣體,科學家同樣檢測到了微量的水蒸氣、甲烷和氨。


木星是由什麼組成的?


木星南半球—朱諾號衛星攝(照片來源:Flickr)

但是,如果它全部由氣體構成,它為何看起來像一個固體行星一樣圓潤又堅固?而且,如果它只是聚集的氣體,這是否意味著宇宙飛船永遠不會降落在地面上,而是像一輛穿越沙塵暴的汽車,從一端進入,從另一端離開?嗯…這不是真的吧。


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木星是怎麼形成的?

科學家們仍然不確定我們的太陽系究竟是如何形成的。我們最好的猜測是核心吸積模型,根據這個模型,太陽和它的行星都是由一團富含氫和氦的塵埃(星雲的殘餘物)形成的。


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這種可變性物質迅速旋轉,導致其中心的質量和壓力呈指數級增加。最終,這個位於中心的稠密實體變成了太陽。太陽的太陽風將剩餘的氫和氦吹向太空。邊緣上的物質逐漸合併,達到臨界質量後,積聚了更多的氣體和質量,逐漸形成我們現在看到的行星。


木星是由什麼組成的?


銀河系中心

太陽系的軌道(圖片來源:NASA)

前四顆行星是類地行星,其核心由金屬岩石構成。然而,這些行星的質量不足以吸引氫氣和氦氣聚攏在他們周圍形成大氣層。

另一方面,如木星、土星和海王星等更大的行星,不僅質量巨大,而且遠離這場宇宙混亂。當這些氣體分子的速度減小時,它們就更容易被重力所束縛。這就是為什麼木星主要由氫氣和氦氣組成,它也因此常被稱為氣態巨行星。

那麼關於木星的內核如何解釋呢?


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木星的內核


木星的構造類似於一顆恆星。就像太陽本身一樣,它完全是由氣體構成的,非常熱,而且密度非常大。然而,它的質量或密度不足以維持核聚變——而這是一個為恆星提供燃料的過程。

但是如果它的質量是現在的80倍,那麼它會由於重力壓縮而產生核聚變所需的熱量和壓力。

因此我們會說它幾乎就是一顆恆星了。


木星是由什麼組成的?


以太陽為靈感、木星吃薯條的卡通形象

科學家尚不確定木星的核心是由什麼構成的。就像恆星的核心一樣,因為它肩負著自身的巨大質量,木星的核心也承受著天文意義上的壓力。這類似於人們在游泳池中越遊越深,由於上層水的重量而感受到的壓力增加。

地核的壓力是地表壓力的350萬倍。木星不僅擁有更大的質量,而且它的核心離表層也深得多—事實上,其深度是地球的11倍。那裡的壓力是地球表面壓力的0.5-1億倍!但是這些條件仍然不足以使木星成為一顆恆星。


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這個剖面圖描繪了木星內部的結構,核心岩石被一層液態金屬氫覆蓋。(圖片來源:Kelvinsong/wikimedia Commons)

壓力的升高會使周圍區域升溫至到極高溫度。在這樣的環境中,現有物理學知識是無法預測其實際狀態的。

科學家們懷疑,地核可能被一層氫所包圍,但如此極端的條件下,氫會轉變成液體。所以更深層的氫會呈現出金屬形態!據推測,這一層的金屬氫會被另一層分子氫所阻礙。核心中的金屬氫的溫度約為35000°C。這甚至比太陽表面的溫度還要高!

木星沒有堅實的地表岩石,只有一層大氣,其中一層一層的氣體堆積在另一層之上。它的“表面”被定義為大氣壓力等於地球壓力的點。在這一點上,重力的拉力大小是地球的兩倍。如果一艘宇宙飛船要降落在木星表面,它不會像我提到的那樣優雅地穿過,而是穿過稠密的氫雲,直到最終跌入核心。

換句話說,這個星球不僅僅是氣體。


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木星的彩色漩渦狀雲

(圖片來源:ESA/Hubble/wikimedia Commons)

至於為什麼這個氣態巨行星是球形的,那是因為重力與結構或質地無關,儘管它的主要組成物質是氣體。如果一個物體足夠重,不管它的形狀如何,重力都會迫使它所有的質量被均勻地拉向大質量的中心。因此,任何向外傾斜的物體都向內拉伸,形成一個球體。

儘管如此,木星核心的堅固性仍備受爭議。如前所述,有些人認為其核心是熔融的高溫液態球體,而另一些人則認為可能存在比地球重量大14-18倍的固體岩石。

因此,與傳統觀點相反,地球可能不完全是氣體,而是流體。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. Akash Peshin- sciabc

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