木星为什么是气体星球(木星是气态行星,那么宇航员怎么登陆)

木星为什么是气体星球(木星是气态行星,那么宇航员怎么登陆)

  迄今为止,人类的航天器已经到达过太阳系中每一个行星的附近,而且,还在金星和火星上实现了着陆。

  登陆是探测星球的最好办法,不过,没人有愿意将这一想法应用到在木星上,因为那里连陆地都没有。

  既然木星由大量的气体组成,那么这是否意味着物体很容易穿过它?如果宇航员降落在木星上,他会从木星中穿过吗?

  与地球一样吗?

  根据我们在地球生活的经验,如果一个物体从高空坠落,在重力作用下它会以自由落体的形式冲向地心。

  当然,地壳会阻拦它的冲动行为,最终的结果是它砸在了地面上,被砸的地面可能出现一个坑。

  将此场景搬到木星上,那里的大气层充满了气体,且没有坚硬的地面,如果有人降落,似乎是可以一直坠落,直至穿过地心,最后从另一端出来。

  这样的类比显然是证据不足的,除了都是行星,都有大气层外,木星的环境与地球堪称“天壤之别”。

  如果真的有宇航员降落在木星上,他所面临的情况是相当艰难可怕的,绝不是从中穿过那么简单。

  木星的大气层

  木星有着与地球类似的大气层结构,随着高度的增加,木星的大气层被分为对流层、平流层、增温层和散逸层。

  但是木星表面是没有陆地的,如何确定对流层的边界呢?这个问题科学家是这样解决的:将大气压为10bar之处视为对流层的最低处。

  不过,平流层的最低处可不是木星的“表面”,木星真正的“表面”是大气压为1bar的位置,这是为了与地球大气压相对应。

  对流层的最低处位于木星“表面”以下90公里处,也就是说,在90公里的距离中,气压变化了10倍。

  致命的大气压

  木星的整个大气层厚度约为5000公里,这意味着当一个物体深入木星5000公里时,它所受到的大气压力小于等于地球压力。

  宇航员当然可以适应与地球类似的气压,但是当他继续深入时,木星的气压可就不那么友好了。

  1995年,美国的伽利略号向木星发射了一个大气探测器,当探测器到达木星“表面”以下132公里处时,它被大气压压垮了。

  探测器被摧毁处的大气压约为23bar,相当于地球大气压的23倍,另外,此时高压下的温度是153度。

  八年后,推进剂耗光的伽利略号也重复了探测器的命运,当它坠入木星时,结局也是被压垮瓦解。

  强风难以抵挡

  木星的高气压来自于大量气体的堆积,而被堆积压缩的气体由于分子热运动更剧烈,会释放出大量热量,这是高温的成因。

  如果一个宇航员降落在木星上,伽利略号和它的探测器是不是就是现成的“前车之鉴”?还不一定!

  在木星的大气层中,风速常常超过360公里每小时,这已经强于地球上的五级飓风了,而木星小红斑中的风速更厉害,高达617千米每小时!

  伽利略号的探测器以及伽利略号本身是有着较高的速度的(前者时速2500千米每小时,后者50千米每小时),因而它们可以承受强风继续下降一段距离。

  而当一个不具备初速度的宇航员降落在木星上时(不是丢在木星上),尽管木星引力会让他变得更重,但他指不定要被强风卷走,又何谈穿过木星呢?

  内核不一定是气体

  另外要提的一个点是,虽然没有直接的证据,但科学家认为木星不一定是“空心”,它的内核中可能存在岩石般的物体。

  依据行星模型来推断,木星要从原始太阳星云中收集大量的氢和氦,其自身必须先有一个足够大的岩石或冰构成的核心。

  木星的内核外层可能被密集的金属氢包围,金属氢是在氢气在高压下经历相变产生的,向外可延伸至木星半径的78%之处。

  在氢发生相变的区域中,温度高达9700度,压力为200GPa,在这种环境下,金属氢是一种流体而非固体。

  这样一来,穿过木星的难度就更大了,说好的全是气体让我穿过,结果你偷偷放置了流体,还有个坚硬的核!

  最后

  想要穿透木星基本是不可能的,它并不是我们想象中跟气球一样的东西,当然,即便是气球,那也是一个致命的气球。

  其实,受限于无法登陆,人类对木星的了解还并不太多,一些重要参数例如自转参数、赤道半径等的数值目前并不精确。

  不过, NASA于2011年发射的木星探测器朱诺号已在2016年7月到达木星的极轨道,相信它会为人类带来好消息。

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