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什么?在木星上登陆?木星有陆让你登吗?

很早之前在太阳系系列我们说过,对于气态行星(包括天王星、海王星这种冰巨星)来说,“气态行星”的定义并不在于它内部是不是都是气态。不管什么行星,基本上它们都有一个固态的内核,但这显然不能算作是行星的“陆地”。所以“气态行星”更多要表达的是:我们很难明确定义行星的表面在哪里

就拿太阳系中最大的气态行星木星来说,光我们能看到的木星的大气层部分,跨度就已经超过了五六千公里。

如果强行“登陆”木星会怎样-风君子博客

木星大气层

而在几千公里以下,这里的云层更加浓密厚实。而且由于压力的上升,氢气在这里逐渐开始液化,变成了一种超流体,所以这里处于的是一种气液混合的状态。和我们印象中的液氢不同的是,地球上制备液态氢通常需要在极低的温度条件下。而在木星内部,因为高压的原因,这些液态氢相对而言是热的。

在这些温热的气液混合的云层下面,液体的占比会越来越高,最终整个空间被液态物质充满,直至核心部位。所以某种意义上,木星可以算是个“液态行星”,而非“气态行星”。

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木星内部结构

对于这样一个星球,人类自然是没有办法去真正登陆。但是如果我们驾驶飞船进入云层,然后不断下降,强行去“登陆”,那么会怎么样呢?

首先,在还没有到达木星,正在靠近木星的路途中,你就会遇到第一个致命问题 —— 辐射。这个辐射并不是由木星直接释放的,而来源于木星磁场收集的太阳辐射。木星的磁场要比地球磁场大的多,甚至它的一些卫星都处于它的磁场保护之下。所以你可能远在几十万公里外,就会开始遭受木星磁场带来的致命辐射。而且随着逐渐接近木星,辐射的剂量也会越来越强。

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木星磁场

不过假设你的飞船可以阻挡这些辐射,于是你顺利地来到了木星的上空。这时候木星巨大的引力使得飞船不得不打开巨大的降落伞,或者开足马力以抵抗重力。否则,你连同飞船将会被木星的引力所吸引,以每秒几十公里的速度进行自由落体(垂直方向上)。自由落体并不可怕,可怕的是当你进入木星大气层后,那里浓厚的大气将会立刻使你减速。同时,你面前的空气被迅速压缩,于是会产生上万度的高温。在这种情况下,飞船将变成一颗耀眼的火流星,划破天空。

当然,你的飞船肯定是由超强的隔热材料打造,抵抗高温不是问题。不过此时你的肉体会面临另外一个问题 —— 重力过载。因为此时减速最猛的时候,你可能将要承受 230 个 G 的重力,这个和从十几楼跳到水泥地的感觉其实没啥两样。

所以呢,我们假设飞船可以一直提供持续向上飞行的动力,缓慢地进入云层下方。于是慢慢地,你来到了相当于地球上 1 个标准大气压的地方。某种意义上你也可以认为,此时的你已经算是“登陆”了木星的“表面”。当然,这个“表面”看起来仍然是在云端。你的周围是浓厚的氢气,并且伴随着超强的风暴,气温大概只有零下一百度左右。

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木星云层(CG)

当你继续往云层深处下降,你会感到周围的温度在慢慢上升。同时,不断变大的压强使云层中开始出现冰晶,并且会伴随着每秒 200 米的强风向你吹来。这时你面对的不再是冰晶,而是真正的枪林弹雨。不过对于拥有黑科技的你来说,这显然不是问题,于是你继续下降。

这时候,周围“空气”的密度已经变得非常大了,飞船已经不再需要那么大的上升力,于是你逐渐调低了引擎的输出功率。

慢慢的,你发现周围的云已经不再像云,而是变成了黏黏糊糊的流体。此时的飞船仿佛一艘潜水艇,在这浓稠的液体中继续下潜。随着下潜深度的增加,液体的密度也在变得越来越大。最终你发现即使彻底关闭了引擎,飞船仍然无法下潜,而是悬浮在了这里。因为此时周围流体的密度已经和飞船密度相当。

于是你调转方向,重新启动引擎,继续向下驶去。

此时周围的温度已经变得非常炽热,甚至又达到了上万度。不仅如此,这里的压强同样大得惊人。人类目前能够抵达的最深海底,差不多有 1000 个大气压。而这里的压强,差不多有 200 万个标准大气压。在这种高温高压的条件下,氢的原子核已经失去了对核外电子的控制,那些被束缚在原子中的电子此时跑了出来成为了自由电子。我们知道,容易失去电子的这种特性,通常是金属元素才具有的,因此这样的氢我们称其为“金属氢”。

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金属氢(核外电子脱离质子束缚成为自由电子)

顺带说下,金属氢的存在早在 1935 年就从理论上预言了。但是因为制备条件实在苛刻,一直到前些年,它才在被人工制得。

然而如此难得的物质,在木星内部却见怪不怪,这里有着真正海量的“液态”金属氢。如果你的飞船无比坚固,坚固到足以承受任意大的压强,那么在超级引擎强大动力的帮助下,你就可以在金属氢的海洋中继续下潜。最终,你将会来到一个三万多摄氏度,同时有着 3000 万个大气压的地方。最重要的是,你终于接触到了坚固的“陆地”。对,此刻你已经到达了木星的核心部位。

木星的核心通常认为是由多种元素混合而成的致密物质,质量大概相当于 12~45 个地球。不过关于核心更多具体的情况,目前我们仍然不清楚。所以,就让这里成为此次旅途的终点吧。

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木星核心(CG)

当然,以上整个旅途过程只是我们脑海中的想象。真实的情况究竟什么样,或许在可预见的未来我们都不得而知。不过,虽然人上不去,我们可以让探测器去小试一把嘛。

欸,你别说,1995 年,有一个探测器还真在人类的控制下坠入了木星。

1989 年 10 月 18 日,专门用于木星探测的“伽利略号”由亚特兰蒂斯号航天飞机送入太空。6 年后,伽利略号成功泊入木星轨道,开始环绕木星公转。1995 年 12 月 7 日,伽利略释放了一个专门用于探测木星大气的探测器

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木星大气探测器以及伽利略号

随着探测器坠入木星云层,整个坠落过程也被实时记录。从探测器传回的数据中,我们看到了它首先遭遇的便是降落时产生的上万度高温。不过在隔热板和降落伞的帮助下,探测器得以继续深入云层。

随着探测器继续下降,当到达云层以下 155 公里后,这里的气压已经是标准大气压的 23 倍,环境温度也上升到了 153℃。此时探测器的信号发送装置已经无法工作,于是在收集了将近 1 个小时的数据后,人们便无法获知探测器的进一步的情况。但可以肯定的是,这个失联的探测器还在继续下落。用不了多久它便会变为蒸汽,最终成为木星的一部分。

之后 2003 年,为了避免和木卫二(欧罗巴)相撞而对其造成污染,伽利略号最终也受控撞向了木星,结束了其长达 14 年的探测任务。此后,NASA“新疆界计划”之一的“朱诺号”接棒了“伽利略号”,未来它将帮助我们揭开更多关于木星的秘密。

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朱诺号木星探测器

本文来自微信公众号:Linvo 说宇宙 (ID:linvo001),作者:Linvo