【菜科解读】
地球是位于太阳系内侧的第三颗行星,也是人类在宇宙中唯一的家园,我们每天的喜怒哀乐,所经历到到的故事都发生在这颗美丽的蓝色星球上。
如今随着我们对宇宙的不断认知,逐渐意识到,地球不过是宇宙海洋中的一个蓝点。
上图现在所看到的这张照片,是1968年,由阿波罗8号飞船上的宇航员在执行月球任务时所拍摄的,它被命名为地出,这也是人类第一次在距离地球38万公里的位置目睹地球样貌,如果你以100公里每小时的速度驾车前往月球,至少需要超过160天的时间才能抵达。
然而这个距离也只是微不足道的存在,
而今天我们便从月球出发,进行一次浩瀚的旅程,去了解宇宙到底有多广阔,人类有多么的渺小,看完你或许将会被宇宙的规模所在震撼。
当我们远离月球,向太阳系外侧飞去,首先会踏足火星,它距离地球最近大约5460万公里。
继续向外,我们将遇到木星,土星,天王星,然后在抵达海王星。
海王星是距离地球最远的行星,距离达到了45亿公里。
光从太阳抵达海王星都至少需要4小时15分,起初人们以为这就是太阳系的边缘地带,但后来随着观测的进步发现,这里不过才刚刚离开太阳系行星范围。
当我们继续向外扩展,将会穿越柯依伯带,这里分布着数不尽的小天体和数颗矮行星。
宽度大约在30个天文单位以上。
离开柯依伯带后我们将遇到人类飞行最远的人造探测器——也就是旅行者1号,他是1977年由美国宇航局发射的一艘无人探测器。
至今已经在宇宙空间中飞行了40多年,距离地球大约有230亿公里。
当我们继续向外探索,便来到更远处的奥尔特云,目前它被认为是太阳系的边界,距离太阳约1光年。
因此只有离开此区域才算是离开了太阳系。
当离开太阳系之后,此时我们的旅行其实才真正开始,因为下一站将会抵达距离我们最近的恒星系统,半人马座比邻星,比邻星距离地球大约有4.22光年。
这个距离让我们知道了恒星之间的空旷浩瀚,其距离甚至需要光年来衡量。
当我们加速向外扩展,此时将看到更大的结构-星系,这是我们整个银河系全貌,其直径就达到了16万光年,所包含的恒星超过了2000亿颗。
我们的太阳系是位于银河系边缘地带,距离银心约2.6万光年,可以想象到银河系规模有多么庞大
不过接下来或许会更加超乎你的想象,当我们的旅程继续扩展,离开银河系将会进入更大结构-本星系群。
这是由50多个星系组成,其中包括我们的银河系和邻居仙女座大星系。
直径大约为1000万光年。
而且本星系群之上还有更大的室女座星系团和拉尼亚凯亚超星系团,室女座星系团直径在1.1亿光年,而拉尼亚凯亚超星系团直径达到了5.2亿光年,在这个宏大的宇宙结构中,我们的银河系、本星系群和室女座星系团都只是其中的一小部分。
不过拉尼亚凯亚依旧并不是最大结构。
在拉尼亚凯亚之上则是宇宙长城,他们是由众多星系团连接成一个网状结构,是宇宙最大结构体。
当我们继续加速扩展,我们最终会抵达可观测宇宙的边界,这是一个直径约930亿光年的球体空间,尽管我们已经探索到了可观测宇宙边缘,但事实上宇宙的真正规模仍然是一个未解之谜,因为930亿光年不过是我们可观测极限,只是宇宙一小部分,而宇宙的真正大小可能我们永远无法知晓,或许是在万亿光年以上,也或许是无限的存在!
比如说有人就提出了这样一个问题:既然木星是气态行星,那如果把木星上的气体全部吹走,会有什么结果呢?下面我们就来讨论一下。
首先要讲的是,所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星,而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星,也就是说,气态行星也是可以拥有固态核心的。
那么木星到底有没有固态核心呢?其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。
尽管以人类当前的科技水平,暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索,但通过探测器在木星附近收集到的数据,我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。
如上图所示,在探测器飞越木星的过程中,其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移,通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异,就可以构建出木星的重力场模型,进而猜测出木星内部的质量分布。
科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出,木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核,其质量在地球的12倍至45倍之间注:这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。
因此科学界普遍认为,木星应该有一个致密的固态核心,其外包裹着大量的氢和氦注:木星主要由氢和氦构成,其中氦占其质量的大约4分之1,其他的绝大部分都是氢。
由于随着深度的增加,木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密,因此木星的结构应该是:最外层是气态的氢和氦,当深度增加到一定程度时,氢和氦就以液态存在,而在更深的位置,极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来,使得它们像金属一样可以导电,这种状态的氢也被称为“金属氢”,在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。
据此我们可以得出,木星上层的气体一旦消失,木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体,在这种情况下,如果把木星上的气体全部吹走,其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦,只剩下一个比原来小得多的固态核心。
值得一提的是,虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走,但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。
从理论上来讲,假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近,它的气体就会被主太阳不断地剥离,久而久之,这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话,科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。
有意思的是,我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。
这颗星球被命名为“TOI-849b”,距离地球大约730光年,由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现,其主太阳被命名为“TOI-849”,是一颗与太阳相似的黄矮星。
观测数据表明,“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多,但它的质量却大约是海王星的2.3倍,地球的39.1倍,密度约为5.2克/立方厘米,与像地球这样的岩石行星相当。
另一方面来讲,“TOI-849b”距离它的主太阳非常近,以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右,并且大约每18个小时,它就会完成一次公转。
所以我们可以做一个合理的猜测,“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星,后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道,在此之后,它的气体就持续地被主太阳“吹”走,最终演化成了一颗“冥府行星”,而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。
比如在太阳系内,水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星就是属于行星,而冥王星,则和谷神星、阋神星、鸟神星等一起属于矮行星。
穿越木星在太阳系内,位于火星和木星轨道之间还存在着数以十万计的小行星,我们称为小行星带。
当然,我们人类最为关注的还是八大行星,我们根据八大行星的物理性状可以分为两类,一类是和地球一样具有固体表面,岩石行星,称为类地行星,包括水星、金星和火星。
太阳系示意图另外一类就是和木星一样,是有气体来组成的行星,在太阳系内包括木星、土星、天王星和海王星,这些行星和类地行星来比,通常具有体积和质量更大,但是由于是气体组成,所以往往平均密度较小。
那么,既然木星是气态行星,那么我们人类发射的航天器,包括宇宙探测器,或者将来有可能发射的宇宙飞船,能不能直接穿过木星?太阳系八大行星目前来看,人类发射的航天器很难穿越木星,我们这里假设我们从木星的中心穿过。
虽然木星是一颗气态行星,那只是表明木星的主要组成成分是气体,主要是氢和氦,从木星的结构来看,最外面是包围整个木星的大气层,充满着气体,而且在不停的运动之中,形成气体旋涡,比如著名的“大红斑”。
木星南极洲而在木星大气层之下,随着越往木星内部,压力越来越大,气体被不断压缩,形成了液态金属氢,这需要的压力相当于25万个地球大气压,我们要用什么材料才干承受这种压力呢?如果再往木星内部前进,到了木星的中心,我们猜测虽然木星是一颗气态行星,但是其中心是有一个岩石核心,由硅酸盐和铁来组成。
所以在物体状态下,木星内部的高温、高压,以及岩石内核都不支持航天器穿越它。
木星内部结构木星在行星分类上,是一颗气态行星,但是这里的气态,并不是我们地球上所想象的像我们的大气层一样的气体。
我们知道,就算是地球上的大气层,当天宫一号从宇宙坠落,经过大气层时,也会因为剧烈摩擦而燃烧,更何况是更为稠密的木星大气层,所以,以目前的人类技术,别说穿越木星,连木星大气层这一关都过不了。
木星探测器“朱诺号”人类的认知是有限的,我们只能在现有的条件下进行假设,就像农业社会时期的人类,也无法想象现在的互联网时代。
那么,我们说无法穿越木星,也是基于当前的认知,说不定在将来,人类科技进步,就能实现。
朱诺号发射升空