如果向木星输入大量氧气,然后点燃,木星会成为一个水球吗?

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无论是从质量还是从体积上来讲,木星都是太阳系中最大的行星,作为一颗气态巨行星,木星上充满了氢气。我们都知道,氢气是可以燃烧的,并且其燃烧后会生成水,那麽问题就来了,如果向木星输入大量氧气,然后点燃,木星会成为一个「水球」吗?

需要说明的是,氢气的燃烧是需要氧气的参与的,而氧气在木星上的含量微乎其微,基本上可以忽略不计,因此我们是不可能直接点燃木星的,这就意味著,如果我们想要点燃木星,就必须先向木星输入大量氧气。

需要多少氧气才能让木星上的氢气完全燃烧?

木星的质量约为1.8982 x 10^27千克,氢气佔据了木星总质量的75%左右,大约为1.42365 x 10^27千克,按照氢氧燃烧化学方程式中的质量比来计算,燃烧1千克的氢,需要8千克的氧,据此我们可以得出,如果要让木星上的氢气完全燃烧,就需要11.3892 x 10^27千克氧气。

纵观太阳系,地球大气层中的氧气是最丰富的,科学家给出的估算值为1.18409 x 10^18千克,简单计算后就可以得出,让木星上的氢气完全燃烧所需要的氧气,相当于地球大气层中的氧气总量的大约96亿倍。

很明显,我们根本就找不到如此多氧气,所以「点燃木星」这种想法是不现实的。当然了,这并不妨碍我们继续讨论这个话题。

如果向木星输入大量氧气,然后点燃,接下来会发生什麽呢?

假如我们能够将足够多的氧气输入木星,并且将其与木星上的氢气充分混合,那麽木星就可以被点燃,而且是相当猛烈的爆燃,要不了多长时间,整个木星都会陷入一片火海之中,猛烈的燃烧会释放出大量的光和热,使得此时的木星看上去像恒星一样。

然而木星这种状态并不会维持多长的时间,在氢气燃烧殆尽之后它就会熄灭,在燃烧充分的情况下,整个燃烧过程会生成大约相当于木星原本质量6.75倍的水,在高温的环境中,这些水大多数都是以水蒸气的形式存在,而在引力的作用下,它们也不会逃逸。

木星上的火焰熄灭之后,其表面温度也会渐渐下降,当温度下降到一定程度的时候,木星上的水蒸气就会大量地转变为液态,于是木星就成为了一个巨大的「水球」。是的,从理论上来讲,木星被点燃后是确实会成为一个「水球」,但需要注意的是,木星的这种「水球」状态只是暂时的。

随著木星表面温度的持续下降,水将不断地冻结成冰,但并不是所有的水都会结冰,因为木星有一个炽热的核心,越往内温度就越高,所以当达到了特定深度的时候,水就不会冻结了,它们会以液态水的形式存在。有意思的是,如果深度继续增加,水又会再次结冰,为什麽呢?

上图为水的相图,它显示了水的固、液、气三相与温度和压强之间的关係,从中我们可以看到,当压强增加到一定程度的时候,水也会在高温下变成固体。

木星内部的压强本来就很大,在燃烧之后,它的质量又增加了好几倍,压强还会出现大幅度地增加,因此在其内部一定深度以下的压强,完全可以将大量的水「压」成固体。

燃烧之后的木星,最终会成为什麽样的天体?

在木星最终稳定下来之后,它的构造将会这样的:最内层依然是一颗炽热的核心(主要成分是铁、镍以及硅酸盐),然后就是一层厚厚的冰将其核心包裹住,再往外,则是一层由液态水构成的海洋,而在这片海洋之上,又是一层厚厚的冰。

除此之外,燃烧之后的木星还是会拥有一个大气层,其成分以氦气为主,要知道氦气是一种惰性气体,它们并不会参与木星燃烧的过程,而由于氦气佔据了木星原本总质量的大约24%,因此这个大气层还是挺厚的。

显而易见的是,这种状态的木星就不能称之为气态巨行星了,如果一定要进行分类的话,它就应该被归类为「冰态巨行星」(即主要以「冰冻物质」构成的行星,也称「冰巨星」)。

顺便讲一下,有不少人都认为太阳系中的天王星和海王星是气态巨行星,但实际上却并非如此,因为它们其实也被归类于「冰态巨行星」。

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