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气态行星会不会被陨石击穿?

说到陨石和小行星的冲击,有好奇的天文爱好者猜测,既然太阳系的四颗大行星是气态的,有没有可能导致小天体直接击穿它们?

科学家们明确表示,这种担忧是完全多余的。即使有一颗小行星能够以极高的速度击穿地球(尽管这是不可能的),它也不能穿越气态巨行星。人们之所以有这样的担忧,是因为他们用地球大气层的概念来理解气态行星。事实上,它们是完全不同的。

让我们跟随今年飞往木星轨道的朱诺探测器,用它传回的最新木星数据来看看细节:

陨石飞进木星时,首先会接触到它的大气层。虽然这种大气层比地球有更糟糕的成分和高速呼啸的飓风,但它仍然是一个大气层,而不是你接下来会看到的更可怕的东西。因此,只要陨石有足够坚硬的核心,它仍然可以成功地穿过大气层,进入更低的区域。根据两次木星探测器传回的数据分析,大气层厚度在2000-3000公里之间,占木星总质量的百分之一。与地球大气层相比,地球质量只有百万分之一。可以看出,木星大气层是一件非常厚的衣服。

3000公里以下,陨石会接触到木星的真面目:它是一种由氢和氦组成的流动物质。科学家们说,就人类的感官而言,很难说它是气体、液体还是固体。如果你有一个超高强度的手指,触摸这个区域的物质,你会发现它很容易像气体一样被你刺穿(前提是你有足够的力量)。如果一个普通人以某种奇怪的方式出现在这个区域,以某种方式在这里生存,他会发现这种物质感觉更像固体,因为它的压力接近地球的10万倍。对于普通人来说,流动固体的比喻更合适。事实上,当大多数小行星触摸这种物质时,它们会被超高的压力直接粉碎,完全没有痕迹。

穿过这个像流动固体一样的气体海洋(1.4万公里),你会接触到木星的第二层物质:在极高的压力下形成的液态金属层。如果上一层物质足以摧毁任何陨石,可以说这一层物质可以摧毁任何进入木星的物质。它的温度在1万度以上,压力达到了一个非常罕见的单位来描述:200GPa。这个GPa是什么意思?也就是说,1Pa后面有90KPa经常用在我们的地球上,只有30。从这个对比中,我们可以看到这个地区有多可怕。

想象中似乎没有什么比液态金属更密集的了。这是木星内部最强大的地方吗?远非如此!你低估了太阳系最大的行星。根据探测器传回的数据分析,科学家在木星内部有一个固态核心。正是因为如此,木星的自由流动物质才不会在数亿年内慢慢消散。

事实上,固态核心这个名字太谦虚了,因为木星是一种地球人从未见过的东西,从未经历过,甚至很难想象,远远超过气体、液体、固体概念的另一种物质:超固态!

什么是超固态?科学家说,在极端压力下,连原子周围的电子都被挤出来了,只剩下原子核紧密排列在一起形成的物质。科学家估计,木星的超固态核心是乒乓球大小的,质量在1000吨以上。这种物质有一个最神奇的特点:没有摩擦!原因也很容易理解。毕竟是排列紧密的原子核,表面没有能产生摩擦的微观缝隙。

超高密度带来的超高动量,再加上无摩擦的特殊属性,如果这种物质在地球上缓慢移动,你会发现几乎没有什么能阻止它的轨迹,无论它走到哪里,都只会伴随着毁灭。如果前面有一栋建筑,它会直接穿过墙上的一个洞继续前进。事实上,地球的大部分自然表面都不能支撑它的重量,所以如果这种物质掉到地球上,它最大的可能性是不断移动到地球中心,挖出一条深不见底的隧道。如果有一颗坚固的陨石能穿过木星的外围,进入这个超固态的核心,那么它的结局是人类无法想象的。

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