木星完全是由空气组成的吗?人类乘坐太空飞船可以在木星上登陆吗?


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气态行星木星完全是由空气组成的吗?如果不存在固态表面,人类乘坐太空飞船可以在木星上登陆吗?

木星属于气态行星,外形呈现为一个扁球体,其主要组成成分是氢和氦,这两种物质占木星总质量的25%。气态行星没有固体表面,外层主要是由氢气和氦气层层包围形成的,相当于一颗气球,也就是说表面没有给飞船提供的着陆点。
但千万别被这个名字忽悠了,虽然叫做气态行星,但是木星的核心部分是岩石固体,那么人类能否乘坐宇宙飞船穿越气体表面到达木星中心着陆呢?
可惜的是目前还办不到。
在靠近木星中心的区域,地球上常规状态下以体形式存在的氢,在木心中心高温高压的作用下,会以一种液态金属的特殊形式存在。

那么木星中心的情况有多极端,能将氢气变为液态呢?如果以地球海洋最深的区域马里亚纳海沟(约1.1万米深处)为参照物,木星中心压力要比它高出上千倍,在高压作用下,中心附近温度能达到上万摄氏度。
如果人类乘坐宇宙飞船在木星中心附近航行,不只是需要担心会被高压高温压扁熔化,而是会直接被分解成原子,灰飞烟灭了!
不过要论密度低,木星还排不上号,有一颗行星轻到丢到水里都可以一直漂浮在水面上,那就是系外行星TOI-3757b,TOI-3757b 是已知绕 M 矮星(红矮星)运行的密度最低的凌日系外行星,比木星体积大,但是质量只有木星的四分之一。
木星的平均密度是1.33g/cm^3,而TOI-3757b平均密度只有0.27g/cm^3,约为水密度的1/4,因此理论上来说能轻松浮在水面上,之所以TOI-3757b密度能达到如此之低,科学家分析原因主要有以下两点:
1.气态行星最初是一个固体岩石为核心,后期气体逐渐聚集形成表面的大气层,由于TOI-3757b的宿主红矮星相较其它的重元素含量较低,导致形成岩石核心的速度较慢,从而影响到行星密度。
2.TOI-3757b的轨道并不是规整的圆形,而是一个椭圆,也就意味着在进行绕星运动过程中,和恒星的距离并不是始终相同的,当距离缩短时,大气层会升温膨胀,导致TOI-3757b的大气层像一颗爆米花一样变得巨大而蓬松。

虽然以目前人类的科技水平,还无法探索气态行星内部情况,但是将来人类也许能创造出能耐高温高压的飞船,在木星上“登陆”或许只是时间问题。
参考资料:
赵熙熙 《科学家掀起木星神秘面纱》知网2018-3-10
《宇宙飞船能否穿透气态巨行星》 知网
作者:荒诞猫 校稿:川川



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