我们的航天器会意外地点燃其他行星上的整个大气层吗?

一些星球的大气中含有大量的氢气或甲烷等可燃气体,那么火箭的引擎或零星的火星会意外地点燃整个星球吗?


我们的航天器会意外地点燃其他行星上的整个大气层吗?


在遥远将来的某一天,来自地球的探险家们决定访问木星——太阳系中最大的行星,并探索它的奥秘。在将近两年的旅程结束时,他们到达了这颗巨大行星的轨道,其体积之大足以容纳1300多个地球。当宇宙飞船降落时,宇航员们将惊叹于木星的卫星竟多达79颗,以至于天文学家们还没有将它们全部命名。他们惊奇地注视着这颗行星上的大红斑,这是一个巨大的、延续时间之长的飓风般的风暴,他们打探着这颗行星上覆盖着的棕色、黄色、红色和白色的云层。


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但是,当我们虚构的探险家们部署宇宙飞船的火箭推进器来减缓下降速度时,可怕的事情发生了,来自喷口的热量和火焰与木星大气层(90%是氢气)接触并点燃了它。很快,木星的天空变成了一片火海。宇航员们意识到他们必须尽快离开那里——他们只是不小心点燃了整个星球的大气层。


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不难想象,好莱坞令人惊叹的电脑特效会让这场虚构的灾难显得非常生动,这可能是科幻惊悚片中一个很好的题材。事实上,这个想法在《星际迷航:企业号》中出现过。但幸运的是,这在现实生活中不会发生。

木星、土星和海王星是太阳系外部的三颗气态巨星,它们都拥有主要由氢元素构成的大气层。这是一种化学物质,当它在地球上以气体形式存在时,可以爆炸燃烧。它也是太阳用作燃料的主要化学物质。土卫六是土星最大的卫星,它的大气层中漂浮着甲烷云。1995年,《今日宇宙》的作者弗雷泽·凯恩表示,一些非科学家们甚至担心NASA的伽利略宇宙飞船可能会引发大规模爆炸,将木星变成太阳系中的第二颗恒星。


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如果你需要一个氢的可燃性的例子,想想1937年兴登堡飞艇的毁灭,当它试图靠岸时,突然变成了一片火海,造成37人死亡。尽管灾难的具体情况仍不明朗,但2013年调查了相关情况的科学家们提出了一个猜测,即泄漏的阀门或断裂的电线导致氢气泄漏到飞船的通风井,氢气在那里被飞船飞过的风暴产生的静电点燃从而引发了爆炸。

像兴登堡号那样的氢爆炸可能会发生在地球上,但不会发生在任何一颗太阳系的其他行星上。

“你说的点火方式是快速氧化,”马里兰大学天文学教授德雷克·戴明解释说。“而行星外层的大气中没有足够的游离氧来允许这种情况发生。”

“氧气是关键,”NASA黎明号任务的总工程师兼任务主管马克·雷曼通过电子邮件表示同意。“当燃料与氧气发生化学反应释放热量时,就会发生燃烧。”木星和土星有大量的化学燃料,土星的卫星土卫六也有大量的化学燃料(土卫六的大气中含有大量甲烷),但是它们都没有足够的氧气,所以它们不会燃烧。同样的,他解释说,地球的天空同样不太可能燃烧,因为地球虽然有大量的氧气,但构成地球大气大部分的氮不是一种很好的燃料。


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卡西尼-惠更斯号拍摄到真实色彩的土卫六发现

如果有可能点燃木星的大气层,那它很可能已经发生了,因为这颗行星已经被比宇宙飞船大得多、能量也大得多的物体撞击了很多次。正如天文学家菲尔·普莱特所指出的那样,这颗行星每年都会被足以从地球上看到的物体撞击。最著名的例子是1994年木星与苏梅克-列维9号彗星的碰撞,这颗行星产生的强大的潮汐力将彗星分裂成十几个独立的热碎片,并使得彗星碎片爆炸而释放出巨大的能量,但是这些爆炸并没有引起木星大气层的燃烧。


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戴明在电子邮件中说:“如果一个物体与木星或土星相撞(例如1994年彗星SL-9与木星相撞),它将产生高温化学反应,产生局部压力和加热。”“但这种事件产生的超压会以冲击波的形式传播,进而膨胀和冷却。所以,如果碰撞前大气层是稳定的,碰撞后就不太可能变得不稳定。”

那怎样才能使木星的大气层爆炸?

美国宇航局的雷曼说:“要点燃一颗行星的大气层,就需要向它提供大量它所缺乏的任何成分,无论是燃料还是氧气。”考虑到行星的体积之大,像典型的,甚至是大型彗星或小行星这样的天体所提供的能量,在整个大气中所占的比例也显得如此之小,以至于它所提供的能量也是非常有限的,就像试图用温柔的一口气去吹旺一堆巨大的篝火一样,那可能会引起一些局部燃烧,但很快它就会燃烧完,就像兴登堡飞艇的氢气燃烧一样。”


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根据凯恩的说法,若要点燃木星,那它所需要的氧气大致为木星大气中氢气的一半。不太可能有人能把那么多氧气带到那里去生火。

这样的事情会发生在我们还没有发现的地方吗?宇宙充满了各种可能性,但至少在目前看来,科幻编剧们将不得不想出一个更可信的故事情节。

20世纪40年代,在曼哈顿计划研制原子弹的过程中,一些科学家甚至讨论过原子弹爆炸引发的大规模连锁反应是否会意外地点燃地球的大气层,不过他们认为这不太可能发生——谢天谢地,没有发生。

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. science.howstuffworks-PATRICK J. KIGER

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