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木星是一颗气态行星,彗星撞击木星,竟然还不能直接穿过去?

木星明明没有固态表面,全是氢氦气体,彗星撞上去怎么没穿过去反而自己先没了踪影?不少人心里都有这样的困惑。苏梅克-列维9号

木星明明没有固态表面,全是氢氦气体,彗星撞上去怎么没穿过去反而自己先没了踪影?不少人心里都有这样的困惑。苏梅克-列维9号彗星被木星引力撕成21块,串成一串接连撞向木星,释放的能量相当于几千个全球核武器库同时引爆。可结果呢?木星大气层只留下几道临时暗斑,彗星碎片连皮毛都没蹭到木星内部就彻底汽化消失了,这样的结果很意外。

气态行星这个名字容易让人产生误解。没有明确的固态表面,这是天文学里气态的仅有意思,并不是指一团轻飘飘的空气。这么大的引力会把内部气体压得严严实实,源于木星超地球318倍的质量。地球海平面10倍的气体密度,出现在木星云顶以下100公里处,氢原子被压得失去电子,变成能导电的金属氢,形成一片巨大的金属海洋,这发生在再往下几千公里、压力突破100万大气压的地方。越往深处压力、密度和温度同步升高,它更接近一个巨型高压锅,绝非飘在太空里的棉花糖。

彗星碎片的撞击过程是实打实的超高速撞向无形屏障。它们达到的每秒60公里的速度,是步枪子弹60倍。前方的氢氦流体瞬间被气动压缩,温度飙升到几万摄氏度,形成炽热的等离子体火球,源于这么快的速度冲进被引力压缩的高密度气体中。碎片在几秒钟内先被烤软,再被压碎,最后彻底汽化电离,一点残渣都没留下,是由于彗星表面压力骤增、内部和表面温差高达数千度的双重作用。把一块冰扔进高温高压的蒸汽炉,还没碰到炉底就化作了气体,整个过程快到无法捕捉。

木星内部的多层结构会让侥幸逃过大气层拦截的碎片彻底止步。深约2万公里的液态氢氦海洋是第一层,密度和水相近,压力却高达百万大气压,任何物体在这里都会被流体冲击瞬间压扁撕裂。压力达到3000万大气压的金属氢层在其下方,这种物质黏度极高、导电性能强,堪比液态钢材,残余碎片到了这里会被液压机般的力量彻底粉碎。质量相当于10到40个地球的岩石-冰核在最中心等待着,若有极个别的硬核能冲到这里,地球表面十几倍的重力和高达数千度的温度,会让任何物质彻底粉身碎骨。

我一直觉得,引力是宇宙中最神奇的力量之一。让木星从一颗看似软弱的气态行星变成内太阳系的安全卫士。引力有能力把松散的气体压缩成比钢铁还坚硬的屏障。凭借自身的引力和特殊结构,它在几十亿年间拦截了无数试图冲向地球的小行星和彗星。若没有木星的存在,地球可能会频繁遭遇大型天体撞击,生命想要演化至今几乎没有可能。苏梅克-列维9号彗星的撞击,只是木星几十亿年清道夫生涯里的一个小插曲。

生活里其实也能体会到压力的作用。给气球打气,越往里面充气,气球壁就越硬,压力足够大时甚至能承受一定的撞击。木星的情况规模和强度比这强得多,但其实都是压力改变了物质的状态和性质。这种宇宙规律和日常现象的呼应,让遥远的天文知识变得不那么陌生。