“OD体育官网”气体行星不会核聚变,为何外貌温度比理论值高?科学家已靠近真相

本文摘要:在宇宙天体中,最常见的就是恒星和行星。这两种天体最大的区别,就在于能否举行核聚变反映。对于恒星来说,它们拥有核聚变的原料氢,同时焦点处庞大的压力和温度也满足条件,从而举行核聚变反映,向宇宙空间释放光和热。 而行星纷歧样,虽然除了地球这样的岩石行星外也有木星这样的气体巨星,由氢和氦组成,身分与恒星类似,可是它们不能提供足够的反映条件,所以焦点的氢始终无法“点燃”。因此,从理论上说,这些行星的温度,主要就要靠恒星的加热。这个理论一直被科学家认可,但偏偏事实不尽如人意。

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在宇宙天体中,最常见的就是恒星和行星。这两种天体最大的区别,就在于能否举行核聚变反映。对于恒星来说,它们拥有核聚变的原料氢,同时焦点处庞大的压力和温度也满足条件,从而举行核聚变反映,向宇宙空间释放光和热。

而行星纷歧样,虽然除了地球这样的岩石行星外也有木星这样的气体巨星,由氢和氦组成,身分与恒星类似,可是它们不能提供足够的反映条件,所以焦点的氢始终无法“点燃”。因此,从理论上说,这些行星的温度,主要就要靠恒星的加热。这个理论一直被科学家认可,但偏偏事实不尽如人意。当科学家真正去研究气体行星的时候,发现问题并没有那么简朴。

在人类发射探测器去探索这些气体行星以前,科学家凭据它们的轨道、自己的属性等因素,盘算了它们的理论温度。可是,随着旅行者1号、旅行者2号等探测器飞出小行星带,划分造访木星、土星、天王星和海王星的时候,对它们举行的温度丈量泛起了诡异之处:它们全都比理论值要高!以木星为例,凭据它实际的温度和能吸收到的太阳辐射来盘算,科学家发现:它释放的能量是吸收到太阳能量的2倍以上。也就是说,木星在放热!可是,理论上来说,木星并不能举行核聚变啊!那么,木星释放的能量从那里来呢?固然,许多人对于木星是行星的身份有些不满,试图将它归类到褐矮星,并以此为证据。虽然这个说法基本不行能建立,可是科学家也必须拿出理由,找到热源,才气真正推倒这个理论。

随着科学家对木星探索的深入,他们发现木星大红斑上空的温度比其他区域要高。因此,他们推断,或许是木星大红斑在释放热量,提升了木星的温度。而大红斑所释放的热量,来自于木星焦点。只不外,这里木星焦点提供的热量并不是核聚变发生的,而是氢离子在极高温度和压力下的运动所带来的。

这个说法看似解决了木星热源的谜题,但其实并没有。因为除了木星以外,其他三颗气体行星,也都有各自的热源。科学家理论推导出的土星高层大气的温度,约莫是150K。

而旅行者号探测器丈量的数据显示,那里的温度甚至高达400~600K(注意,这不是我们通常说的土星外貌温度)。而这个情况,在木星和海王星外貌还要更夸张。如果说木星的热源是大红斑,其他气体行星并没有这种风暴,它们的热源在哪呢?岂论从哪个角度来说,我们都有理由认为是气体行星配合的某个特征所导致的。

于是,这个谜题成为了天文学上的一桩悬案,始终无人能解。在天文学上,这叫做气体行星的“能源危机(energy crisis)”。

最近,NASA的科学家在土星上找到了一些蛛丝马迹,或可解开这个谜题。NASA的依据,来自于已经坠毁的土星探测器——卡西尼号探测器。卡西尼号在坠入土星之前,曾发回来大量的信息,其中有一些直到现在仍然在处置惩罚中。

4月6日,《自然天文学》上揭晓了一篇亚利桑那大学图森分校的行星科学家Zarah Brown及其同事的陈诉,在陈诉中,Zarah Brown指出,气体行星能源危机的谜底,或许就来自于卡西尼号探测器。2017年9月,NASA的卡西尼号探测器在即将完成使命之前,调整了自己的轨道,义无反顾地冲向土星大气层,用自己壮烈的死亡,为人类作出最后的孝敬。在螺旋公转着坠入土星大气层的历程中,卡西尼号探测器通过视察配景中的恒星来探测这颗行星的高层大气。

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通过观察差别位置上空可见的星星数量,就可以推测这片大气的空气密度。Zarah Brown等人一共在卡西尼号探测器传回的数据中采了30个样本,绘制了一个大略的土星大气密度舆图。我们知道,气体的密度和温度是直接相关的,因此,这也是一张土星高层大气温度漫衍图。这张温度漫衍图显示了一个“巧合”:岂论是南半球还是北半球,土星高层大气温度最高的位置都在60°的纬度四周。

说是巧合,但科学家们相信,这其中肯定有原因。同样的,想找“原因”,就继续找“巧合”。这个“巧合”很容易找到,那就是,南纬60°和北纬60°,都是土星上极光最常泛起的位置。那么,土星高层大气的异常高温,是否和极光有关呢?科学家指出:极光的本质,就是太阳辐射和行星大气层的粒子发生碰撞、导致行星气体分子被电离而发的光。

如果单纯地讨论极光,其实是险些不发烧的。不外,由于气体被电离,所以就会发生电流。中学物理告诉我们,只要有电阻和电流,就会产热。你可能还记得谁人公式:Q=I^2*RT。

也就是说,极光发生的电流在土星的大气中传导,于是发生了热量。你可能会问:地球上也有极光,怎么没看法球被加热?在这篇陈诉中他们指出:土星和地球的极光有一点差别,前者的极光主要是在紫外光中发光,这或许就是两颗行星上极光的差别,所以一个有产热的效果,另一个没有。

看起来,他们的这个分析有理有据,似乎可以解开气体行星能量危机的谜题了。不外,在完全证实之前,他们仍然有许多事情要做——印证料想,确保这个推测是正确的;盘算出极光放热的能力,看看是否足以让土星高空大气升温到现在的水平;如果不足,那么或许土星上另有其他热源;对于木星、天王星和海王星来说,也要满足同样的理论。

这就需要科学家们发射探测器去天王星和海王星四周实地观察才行,不外对于现在的人类来说,10年内能发射出这样的探测器就不错了,如果想探索这个问题,恐怕得差不多20年的时间。如果在其他气体行星上这个料想也建立,那么对于系外行星来说,应该也会有同样的状况。固然,对于木星迷来说,这可能不是个好消息。许多木星迷还希望能够找到证据,说明木星能够举行核聚变,甚至期待它逆袭太阳的一天。

不外,随着木星热源之谜靠近破解,岂论从理论上还是实际上,木星恐怕都没有能力和太阳叫板了……人海茫茫,相遇不易。如果你对科学感兴趣,请别忘了关注我,我们不要走散,好吗~。


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