迄今為止,人類的航天器已經到達過太陽系中每一個行星的附近,而且,還在金星和火星上實現了着陸。
登陸是探測星球的最好辦法,不過,沒人有願意将這一想法應用到在木星上,因為那裡連陸地都沒有。
既然木星由大量的氣體組成,那麼這是否意味着物體很容易穿過它?如果宇航員降落在木星上,他會從木星中穿過嗎?
與地球一樣嗎?
根據我們在地球生活的經驗,如果一個物體從高空墜落,在重力作用下它會以自由落體的形式沖向地心。
當然,地殼會阻攔它的沖動行為,最終的結果是它砸在了地面上,被砸的地面可能出現一個坑。
将此場景搬到木星上,那裡的大氣層充滿了氣體,且沒有堅硬的地面,如果有人降落,似乎是可以一直墜落,直至穿過地心,最後從另一端出來。
這樣的類比顯然是證據不足的,除了都是行星,都有大氣層外,木星的環境與地球堪稱“天壤之别”。
如果真的有宇航員降落在木星上,他所面臨的情況是相當艱難可怕的,絕不是從中穿過那麼簡單。
木星的大氣層
木星有着與地球類似的大氣層結構,随着高度的增加,木星的大氣層被分為對流層、平流層、增溫層和散逸層。
但是木星表面是沒有陸地的,如何确定對流層的邊界呢?這個問題科學家是這樣解決的:将大氣壓為10bar之處視為對流層的最低處。
不過,平流層的最低處可不是木星的“表面”,木星真正的“表面”是大氣壓為1bar的位置,這是為了與地球大氣壓相對應。
對流層的最低處位于木星“表面”以下90公裡處,也就是說,在90公裡的距離中,氣壓變化了10倍。
緻命的大氣壓
木星的整個大氣層厚度約為5000公裡,這意味着當一個物體深入木星5000公裡時,它所受到的大氣壓力小于等于地球壓力。
宇航員當然可以适應與地球類似的氣壓,但是當他繼續深入時,木星的氣壓可就不那麼友好了。
1995年,美國的伽利略号向木星發射了一個大氣探測器,當探測器到達木星“表面”以下132公裡處時,它被大氣壓壓垮了。
探測器被摧毀處的大氣壓約為23bar,相當于地球大氣壓的23倍,另外,此時高壓下的溫度是153度。
八年後,推進劑耗光的伽利略号也重複了探測器的命運,當它墜入木星時,結局也是被壓垮瓦解。
強風難以抵擋
木星的高氣壓來自于大量氣體的堆積,而被堆積壓縮的氣體由于分子熱運動更劇烈,會釋放出大量熱量,這是高溫的成因。
如果一個宇航員降落在木星上,伽利略号和它的探測器是不是就是現成的“前車之鑒”?還不一定!
在木星的大氣層中,風速常常超過360公裡每小時,這已經強于地球上的五級飓風了,而木星小紅斑中的風速更厲害,高達617千米每小時!
伽利略号的探測器以及伽利略号本身是有着較高的速度的(前者時速2500千米每小時,後者50千米每小時),因而它們可以承受強風繼續下降一段距離。
而當一個不具備初速度的宇航員降落在木星上時(不是丢在木星上),盡管木星引力會讓他變得更重,但他指不定要被強風卷走,又何談穿過木星呢?
内核不一定是氣體
另外要提的一個點是,雖然沒有直接的證據,但科學家認為木星不一定是“空心”,它的内核中可能存在岩石般的物體。
依據行星模型來推斷,木星要從原始太陽星雲中收集大量的氫和氦,其自身必須先有一個足夠大的岩石或冰構成的核心。
木星的内核外層可能被密集的金屬氫包圍,金屬氫是在氫氣在高壓下經曆相變産生的,向外可延伸至木星半徑的78%之處。
在氫發生相變的區域中,溫度高達9700度,壓力為200GPa,在這種環境下,金屬氫是一種流體而非固體。
這樣一來,穿過木星的難度就更大了,說好的全是氣體讓我穿過,結果你偷偷放置了流體,還有個堅硬的核!
最後
想要穿透木星基本是不可能的,它并不是我們想象中跟氣球一樣的東西,當然,即便是氣球,那也是一個緻命的氣球。
其實,受限于無法登陸,人類對木星的了解還并不太多,一些重要參數例如自轉參數、赤道半徑等的數值目前并不精确。
不過, NASA于2011年發射的木星探測器朱諾号已在2016年7月到達木星的極軌道,相信它會為人類帶來好消息。
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