如果行星增长到足够大,就会变成恒星的话,行星上有没有氢元素,它是如何开始核聚变的?

爱瓠说

这个问题答案很简单,没有氢元素还有氦元素、锂元素、铍元素、碳元素等啊,只要这个星球的质量足够大,它内部的高温高压就可以引发氦元素聚变,仍然可以成为一颗恒星。



题主的问题设定矛盾的一点是在宇宙中这样的现象基本上是不存在的,因为氢元素在宇宙中太丰富了,90%以上的元素都是氢元素,所以当行星在成长的过程中涨到一定的质量规模时,它就会大量吸取氢和氦元素了,不过质量太小的行星是吸取不了的,因为氢和氦元素都属于轻元素,不容易为行星引力捕获。


比如在太阳系中,水星上面几乎没有空气,火星上面的大气压很低,地球和金星虽然有大气层,但是氢和氦元素很少,这就是因为这几颗行星的质量太小,引力不足以吸引大量的氢和氦元素,但是天王星和海王星上,氢和氦元素就相对比较丰富,因为它们的质量都是地球的十多倍,然而到了土星和木星上面,氢元素都十分丰富了,因为土星质量是地球的95倍,木星的质量是地球的330倍,所以木星和土星的上层大气中氢元素都占到了90%以上,和宇宙中元素的丰度差不多。




当一颗行星的质量达到木星的13倍的时候,它内部的高温高压就可以引发氘核聚变,这时候它就成为一颗褐矮星了,不过这时候它还并不是恒星,它的质量需要达到木星的80倍才能引发基于氢元素的所有聚变,从而成为一颗恒星,这是宇宙中的普遍现象。

理论上认为目前基本上还没有行星成长为恒星阶段的星体内部没有氢元素的,假使没有的话,那么行星的质量继续增加到一定限度的时候,也就可以引发内部的氦核聚变了,不过如果这样的话,这颗星体的质量可能需要比太阳的质量还大。


科普大世界

行星上有氢元素,但行星不会进行核聚变。根据定义,行星是指那些环绕恒星运动,质量较恒星小很多的球形天体。对于质量较小的行星,它们的硅酸盐岩石以及金属比例相对较高,这种行星一般被称作类地行星或者岩质行星。由于类地行星的质量较小,引力较弱,氢气和氦气很难被束缚住,所以氢和氦元素的比例较低。例如,地球因为氢气和氦气的逃逸,每年会减少10万吨的质量。对于质量较大的行星,它们的引力足够强,在最初的星云中可以吸收很多氢气和氦气,并且束缚住它们,从而成为气态巨行星。

然而,不管是哪种行星,它们都没有足够的质量来引发核聚变反应。因为原子核之间存在强烈的电磁力排斥效应,想要把它们结合在一起需要极高的温度和压力,而行星这种级别的质量无法给核聚变反应提供条件。

如果气态巨行星吸收了更多的氢气和氦气之后,它们的质量进一步增加到木星的13倍以上,这个时候内部温度和压力升高到一定地步,使得重氢(氘)可以发生核聚变反应,这种天体就是褐矮星。据估计,褐矮星的氘燃烧一般会持续1亿年左右。如果褐矮星的质量超过木星质量的65倍,它们的核心还能发生锂-7燃烧的现象,最终会形成稳定的氦-4,这个过程可以持续5亿年左右。不过,由于褐矮星的内部过程所能产生的光和热很有限,所以褐矮星往往很暗,表面温度也不高。

当星体的质量进一步增加到木星的80倍以上,这个时候内部温度和压力已经相当高,可以使氢原子核互相碰撞结合为氦原子核,并且可以产生大量的光和热,这就是恒星。


火星一号

行星足够大的可以成为恒星的话,它就有足够的氢元素产生核聚变了。

首先,能有机会成为恒星的行星,不会是类地行星,只能说类木行星。

所谓类地行星,就是和地球类似的只有稀薄的大气层包裹着的固态行星。这类行星通常距离主序恒星较近。由于它们可以吸收大量的恒星释放出来的能量,而这次能量会让大气层中质量较轻的气体逃逸到太空中去。因此,类地行星无法形成浓厚的大气层。它们仅能凭借自身的引力留着较重的气体。而这里行星的这种性质,也决定了它们不可能太大,因为地面缺少浓厚大气层的保护,个头太大的类地行星将会在自转中被自己撕裂。

而类木行星就是指和木星类似的气态巨行星,他们通常要比地球等类地行星的体积和质量都大的多。吸收的主序恒星释放出来的能量要比类地行星少的多,一般来说它们自身释放的能量要远大于它们吸收的能量。基于此,它们不但保留了形成伊始时的原始大气层,而且凭借其强大的引力,还可以不断从太空中吸收逃逸的气体,宇宙尘以及其他一切可以吸收的物质。比如1994年发生的著名的彗木大碰撞,木星就彻底吸收了苏梅克--列维9号彗星的一切,使他们成了木星的一部分。

这些类木的气态巨行星,在太空中都是吸尘器一样的存在。由于它们巨大的体积和强大的压力,使得它们的内核处于高温高压的熔融状态,但由于有浓厚的大气层的保护,此类行星不会在自转中被自己撕裂。而他们熔融状态的内核往往远大于地球。比如土星的内核据推算约为9-20个地球质量。

理论上,当他们经过吸收,融合到一定程度时,其内部的压力和温度就可以达到核聚变的条件了。此时,它的内部就可以发生有限的核聚变,此时,该行星就可以正式晋升为矮恒星了。它将成为最低级别的一种恒星--褐矮星,也称棕矮星。

也就是说,只有气态行星才可以足够大的成为恒星,类地行星是不可能的。而气态行星上最不缺的就是氢元素。

因此,不用担心,行星能晋升成为恒星,就有足够的氢元素核聚变。


游子天涯君莫问

能进行核聚变的不只有氢及其同位素,一般说的轻核聚变是因为其原子核间的斥力较小,触发核聚变所需要的能量较小,人类能做得到。

恒星是因为其及大的引力使得其内产生了巨大的压力触发核聚变,这种尺度的能量足以点燃重核元素的核聚变


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