如果行星增長到足夠大,就會變成恆星的話,行星上有沒有氫元素,它是如何開始核聚變的?

愛瓠說

這個問題答案很簡單,沒有氫元素還有氦元素、鋰元素、鈹元素、碳元素等啊,只要這個星球的質量足夠大,它內部的高溫高壓就可以引發氦元素聚變,仍然可以成為一顆恆星。



題主的問題設定矛盾的一點是在宇宙中這樣的現象基本上是不存在的,因為氫元素在宇宙中太豐富了,90%以上的元素都是氫元素,所以當行星在成長的過程中漲到一定的質量規模時,它就會大量吸取氫和氦元素了,不過質量太小的行星是吸取不了的,因為氫和氦元素都屬於輕元素,不容易為行星引力捕獲。


比如在太陽系中,水星上面幾乎沒有空氣,火星上面的大氣壓很低,地球和金星雖然有大氣層,但是氫和氦元素很少,這就是因為這幾顆行星的質量太小,引力不足以吸引大量的氫和氦元素,但是天王星和海王星上,氫和氦元素就相對比較豐富,因為它們的質量都是地球的十多倍,然而到了土星和木星上面,氫元素都十分豐富了,因為土星質量是地球的95倍,木星的質量是地球的330倍,所以木星和土星的上層大氣中氫元素都佔到了90%以上,和宇宙中元素的丰度差不多。




當一顆行星的質量達到木星的13倍的時候,它內部的高溫高壓就可以引發氘核聚變,這時候它就成為一顆褐矮星了,不過這時候它還並不是恆星,它的質量需要達到木星的80倍才能引發基於氫元素的所有聚變,從而成為一顆恆星,這是宇宙中的普遍現象。

理論上認為目前基本上還沒有行星成長為恆星階段的星體內部沒有氫元素的,假使沒有的話,那麼行星的質量繼續增加到一定限度的時候,也就可以引發內部的氦核聚變了,不過如果這樣的話,這顆星體的質量可能需要比太陽的質量還大。


科普大世界

行星上有氫元素,但行星不會進行核聚變。根據定義,行星是指那些環繞恆星運動,質量較恆星小很多的球形天體。對於質量較小的行星,它們的硅酸鹽岩石以及金屬比例相對較高,這種行星一般被稱作類地行星或者巖質行星。由於類地行星的質量較小,引力較弱,氫氣和氦氣很難被束縛住,所以氫和氦元素的比例較低。例如,地球因為氫氣和氦氣的逃逸,每年會減少10萬噸的質量。對於質量較大的行星,它們的引力足夠強,在最初的星雲中可以吸收很多氫氣和氦氣,並且束縛住它們,從而成為氣態巨行星。

然而,不管是哪種行星,它們都沒有足夠的質量來引發核聚變反應。因為原子核之間存在強烈的電磁力排斥效應,想要把它們結合在一起需要極高的溫度和壓力,而行星這種級別的質量無法給核聚變反應提供條件。

如果氣態巨行星吸收了更多的氫氣和氦氣之後,它們的質量進一步增加到木星的13倍以上,這個時候內部溫度和壓力升高到一定地步,使得重氫(氘)可以發生核聚變反應,這種天體就是褐矮星。據估計,褐矮星的氘燃燒一般會持續1億年左右。如果褐矮星的質量超過木星質量的65倍,它們的核心還能發生鋰-7燃燒的現象,最終會形成穩定的氦-4,這個過程可以持續5億年左右。不過,由於褐矮星的內部過程所能產生的光和熱很有限,所以褐矮星往往很暗,表面溫度也不高。

當星體的質量進一步增加到木星的80倍以上,這個時候內部溫度和壓力已經相當高,可以使氫原子核互相碰撞結合為氦原子核,並且可以產生大量的光和熱,這就是恆星。


火星一號

行星足夠大的可以成為恆星的話,它就有足夠的氫元素產生核聚變了。

首先,能有機會成為恆星的行星,不會是類地行星,只能說類木行星。

所謂類地行星,就是和地球類似的只有稀薄的大氣層包裹著的固態行星。這類行星通常距離主序恆星較近。由於它們可以吸收大量的恆星釋放出來的能量,而這次能量會讓大氣層中質量較輕的氣體逃逸到太空中去。因此,類地行星無法形成濃厚的大氣層。它們僅能憑藉自身的引力留著較重的氣體。而這裡行星的這種性質,也決定了它們不可能太大,因為地面缺少濃厚大氣層的保護,個頭太大的類地行星將會在自轉中被自己撕裂。

而類木行星就是指和木星類似的氣態巨行星,他們通常要比地球等類地行星的體積和質量都大的多。吸收的主序恆星釋放出來的能量要比類地行星少的多,一般來說它們自身釋放的能量要遠大於它們吸收的能量。基於此,它們不但保留了形成伊始時的原始大氣層,而且憑藉其強大的引力,還可以不斷從太空中吸收逃逸的氣體,宇宙塵以及其他一切可以吸收的物質。比如1994年發生的著名的彗木大碰撞,木星就徹底吸收了蘇梅克--列維9號彗星的一切,使他們成了木星的一部分。

這些類木的氣態巨行星,在太空中都是吸塵器一樣的存在。由於它們巨大的體積和強大的壓力,使得它們的內核處於高溫高壓的熔融狀態,但由於有濃厚的大氣層的保護,此類行星不會在自轉中被自己撕裂。而他們熔融狀態的內核往往遠大於地球。比如土星的內核據推算約為9-20個地球質量。

理論上,當他們經過吸收,融合到一定程度時,其內部的壓力和溫度就可以達到核聚變的條件了。此時,它的內部就可以發生有限的核聚變,此時,該行星就可以正式晉升為矮恆星了。它將成為最低級別的一種恆星--褐矮星,也稱棕矮星。

也就是說,只有氣態行星才可以足夠大的成為恆星,類地行星是不可能的。而氣態行星上最不缺的就是氫元素。

因此,不用擔心,行星能晉升成為恆星,就有足夠的氫元素核聚變。


遊子天涯君莫問

能進行核聚變的不只有氫及其同位素,一般說的輕核聚變是因為其原子核間的斥力較小,觸發核聚變所需要的能量較小,人類能做得到。

恆星是因為其及大的引力使得其內產生了巨大的壓力觸發核聚變,這種尺度的能量足以點燃重核元素的核聚變


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