如果在木星上引爆一顆氫彈,是否能激發木星上的氫進行核聚變?

明天壞女人


木星是太陽系內最大的一顆行星。有趣的是木星和太陽的組成元素都是氫元素。它就像一顆沒有被點燃的太陽。木星的內部沒有發生核聚變反應,是不是我們可以幫它一下呢?在木星上引爆一顆氫彈,引爆木星,讓它內部的氫發生核聚變反應成為第二個太陽?


很顯然這是不可能的事情。氫彈是目前人類製造的威力巨大的核武器之一。氫彈的爆炸威力是十分驚人的,它可以輕易的摧毀一座城市。但是對於地球來說,一顆氫彈的爆炸僅僅是給它炸出了一個坑,僅此而已。

對於體積是地球1300倍,質量是地球的318倍的木星來說,一顆氫彈在上面爆炸是不痛不癢的,就連木星的一個噴嚏都引不起來的。木星有時候被稱為太陽系的清道夫,這是因為木星的引力十分的巨大。一些闖入木星軌道的彗星或者小行星,都會被木星吸引,最終撞向木星。一些比較大的天體撞擊木星產生的能量不亞於一顆氫彈釋放的能量的。

比如發生在1994年的蘇梅克列維9號衛星撞擊木星事件,這次撞擊產生的能量相當於人類製造的所有核武器總量的750倍!這次撞擊給木星造成了地球直徑大小的疤痕。但是這次撞擊對木星沒有絲毫的影響。

這麼看來別說是一顆氫彈了,就是把地球上所有的原子彈、氫彈都運到木星上引爆也不會引發木星氫元素核聚變的。這倒是替人類銷燬了所有的核武器。那麼,能夠引爆木星的真正導火索是什麼呢?

是質量!木星和太陽的區別就在於質量上的差異。太陽的質量是木星的1000倍。如果木星的質量在增加70倍左右,就有足夠的壓力讓其內部的恆元素髮生核聚變反應,從而會成為像太陽一樣的恆星。

但是木星已經沒有這樣的機會了。太陽佔到了整個太陽系總質量的99.86%,剩下的0.14%構成了包括木星在內的太陽系的所有天體。即使把剩下的這些物質都給木星,木星的質量也無法達到內部氫元素髮生鉅變反應的臨界點的。

因此,人類的一顆氫彈是無法激發木星產生核聚變反應的。木星真正需要的是增加質量。

對此大家是怎麼看的呢?我就是兔斯基,歡迎大家點評!


我就是兔斯基


這不大可能呢。要是一顆氫彈就能引發木星產生能夠持續維持的核聚變,那麼木星早就亮起來了,

到目前為止,人類能夠生產的氫彈只能在地球上造一個小坑,而木星的體積是地球的1300多倍,質量是地球的300多倍,一顆氫彈幾乎可以忽略不計,它產生的能量遠遠低於某些小行星撞擊木星產生的能量。這麼幾十億年來木星遭受了無數小行星的撞擊都沒有被點燃(高熱高壓是進行核聚變的前提),氫彈估計是沒希望了。就算是地球一頭高速撞到木星裡面也無法引爆木星。

因為木星實際上就是一顆失敗的恆星,或者說是太陽形成時的氫氦殘渣,它的質量遠遠達不到能夠自發核聚變的程度。實際上恆星的核聚變釋放能量的效率也是很低的,像太陽核心當中的核聚變釋放的能量( 276 微瓦/立方厘米)也僅相當於一個人靜息時散發的熱量的功率,所以要維持核聚變是相當困難的。恆星在高密度和高壓下聚變釋放能量的效率太低,使得核聚變難以維持淨能量輸出,看得出來太陽不過也只是勉強而已……

上圖:太陽、木星、地球、月球比例示意


木星需要至少到達目前75倍的質量才能啟動氫聚變而成為恆星,雖然最小的紅矮星半徑僅比木星大30%左右。在木星形成之初,木星的溫度要高得多,且直徑是目前的兩倍,在那個時候它都沒有爆發,以後就更難說了。因為木星輻射出比從太陽接收到的輻射更多的熱量; 其內部產生的熱量與其接收的總太陽輻射接近。這種額外的熱量由Kelvin-Helmholtz機制(恆星逐漸冷卻收縮)通過收縮產生,這個過程會導致木星直徑每年縮小約2釐米。

更改一下方案或許可以

但是如果說要在木星上通過某種方式(不是氫彈),引發局部的核聚變,這還是有可能的。比較有希望的方法是μ子催化的核聚變反應和輕離子束加速引發核聚變。

μ子催化核聚變允許在常溫下進行。其原理是用μ子(比電子質量高207倍)替換氫原子中的電子,這樣使得氫原子核能夠靠得更近,降低原子聚合的難度,如果人類能夠發明一種μ子彈(或者π介子彈——可產生μ子),在木星表面引爆,使大量的μ子滲透到木星的大氣當中,並輔以氫彈能量,則可能引發局部的核反應(因為局部降低了聚變所需的能量需求)。

離子加速核聚變則能夠引發微小的核聚變,尤其是在木星的高壓下可能更容易。即便在地球上,每年也會生產幾百個用於勘探石油的中子發生器,其機理就是利用電場引發氘氚微弱的核聚變而發射中子。

上圖:微型核聚變裝置——中子發生器

所以如果向木星發射大量高能氘氚離子束,很可能可以激發木星上的局部的微小核聚變,至少在離子束轟擊的區域,

上述兩種啟動核聚變,即便成功但都規模太小,可能沒有辦法自發維持,所以也就沒有辦法引爆木星了,此外還可能用反物質引發局部核聚變,當然,這個反物質的製備就太困難了。


小宇堂


不要說1顆氫彈,1億顆氫彈也沒有用。一個地球大的氫彈也無法激發木星上的氫核聚變。

1994年蘇梅克—列維9號彗星與木星相撞,爆炸威力相當於40萬億噸TNT炸藥的當量,只不過在木星大氣層留下一個疤痕,幾年後這個疤痕就沒有了。這個爆炸相當於幾十億顆廣島原子彈同時爆炸的能量。

這麼說吧,6500萬年前一顆約10公里直徑的小行星撞擊了地球,導致了恐龍的滅絕。這次撞擊的相當於100萬億噸炸藥同時爆炸的威力,相當於50多億顆廣島原子彈。這次撞擊除了對生態造成重大災難,對地球本身並沒有多少影響。而木星上並沒有生態,還怕你去撞嗎?

那麼我們如果用地球去撞擊木星呢?也引發不了核聚變。

因為核聚變是形成恆星的基本要求,而恆星的最小質量需要達到太陽的7%以上,中心的壓力才有可能激發氫核聚變。而木星的質量相比這個太小了,才達到太陽質量的0.1%,還需要增加70倍,才有可能成為一箇中心進行核聚變的最小恆星~紅矮星。

所以不光是地球去撞沒用,就是太陽系的所有行星和矮行星、小行星、衛星加起來一起去撞,有可能會把木星撞出幾個大坑,即使撞碎了,也激不起核聚變。因為太陽系太陽老大就佔去了99.86%的質量,所有的其他天體加起來才有0.14%的質量,糅合在一起離成為一顆恆星也差了去了。

但木星又是太陽系最大的行星,大到除了太陽外,所有的天體加起來也只有它質量的25%,地球質量只有其318分之一,體積只有它1321分之一,所以撞木星不就像一個雞蛋丟到水桶裡,起那麼一點漣漪濺起幾個水花而已。(上圖就是地球與木星的大致比例)

時空通訊認為,木星若要想成為恆星,很可能會有一個機會。

這就是但太陽變成了紅巨星,其外圍物質飄散到了木星軌道,被木星吸積使質量達到太陽現在質量的7%以上,就有可能變成一顆真正的恆星。這樣我們的太陽系就變成了一顆紅矮星和一顆白矮星的雙星系統。這個奇觀將會發生在50億年以後,讓我們大家一起來期待,哈哈~

所以,1顆氫彈就想引發木星核聚變的想法是非常幼稚的,木星上每時每刻發生著的風暴和雷電,哪一樣也比若干氫彈威力要大很多。

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時空通訊


核聚變反應的本質就是將兩個較輕的原子核結合在一起,形成一個較重的核,在這個過程中,會將一部分質量轉換成能量釋放出來。


圖:氫(氕)聚變成氦4的過程

要將兩個原子核合併到一起,需要克服原子核周邊電子之間的電磁排斥力(都帶負電荷,同性相斥),所以需要高溫將原子加熱成為等離子體(電子獲得能量逃逸了),使原子只剩下原子核。原子核中又有同帶正電荷的質子。這就需要極高的溫度(原子核震動速度加快,碰撞的能量更強大)和壓力,使原子核克服質子間的電磁排斥力,進入強相互作用力(核力)能夠作用的範圍。

強相互作用力的作用範圍非常短,只有10∧-15 m,差不多就只在原子核內部發生作用。一旦兩個原子核進入強相互作用力能夠發生作用的範圍,這個力就會將兩個原子緊緊的拉在一起形成一個新的原子。

圖:太陽

在太陽的核心處(半徑的30%以內)無時無刻都在進行著這樣的核聚變反應,每秒鐘可將6.2億噸氫聚變成氦。之所以太陽的核心處能進行核聚變反應,是由於其巨大的質量(佔整個太陽系質量的99.86%)製造的壓力和溫度使得核聚變反應能夠發生。

圖:氫彈爆炸

一顆氫彈爆炸所產生的壓力和溫度可能在爆炸的瞬間和爆炸核心處提供核聚變反應的條件,但爆炸過後這些條件就消失了,核聚變反應就自然停止。在海水中同樣有大量的氫元素,人類在海里爆炸了很多顆氫彈,都沒有點燃海水的核聚變就是這個原因。

木星曾經遭受過無數質量較大的小行星或彗星的撞擊,撞擊釋放出來的能量遠大於人類製造的氫彈的威力,同樣無法點燃氫的核聚變。




圖:發生1994年的蘇梅克-利維9號彗星

撞擊木星

如果要點燃木星的核聚變反應,唯一辦法就是增加木星的質量。點燃木星核聚變至少需要達到13倍木星的質量,這才能提供氚氘核聚變反應的條件,這也是最容易進行的核聚變。但是,木星的質量已經是太陽系中其他行星質量的2.5倍了。所以,點燃木星是目前人類辦不到的事情。


講科學堂


當然引爆不了。

解讀題主的原意,是在木星上爆炸一顆氫彈,然後希望引爆木星,導致木星進入持續性的核聚變反應,變得發光發熱,這才是題主的原意。

但核聚變反應是需要極其苛刻的條件才能發生,又需要更加苛刻的條件才能保持持續發生,這個條件就是難以想象的、持續的高溫與高壓才可能產生核聚變。

核聚變需要高溫高壓的原因很簡單,核聚變是原子核的融合,而原子核都帶正電,相互排斥力很大,而要克服這種核排斥力,原子核只有在極高速的情況下利用運動慣性可以克服排斥力而撞進原子核來實現核融合,這就是核聚變。而對於原子核來說,熱運動速度實際上就是溫度,因為需要極高的溫度導致原子核具備極高的運動速度,這是核聚變的基礎條件。而壓力則是顯著的提高單位體積內的原子核密度,從而增加核碰撞幾率,提高核聚變速度。

核聚變所需高溫是上千萬度的溫度,壓力則最少需要數百萬個大氣壓以上,而且高溫與高壓是兩個互補的條件,溫度特別高則壓力可以下降,或者壓力特別大則溫度可以下降。比如太陽內部也只有核心區發生核聚變,那裡的溫度是1500萬度,壓力數千萬個大氣壓,導致核心的氫等離子體的密度達到了150g/ cm³,在地球上最輕的氫氣在太陽核心卻比黃金重多少倍了,這就是高壓所致。

但用氫彈去引爆木星時,你提供不了持續的高溫與高壓,核聚變反應根本就無法發生,更談不上持續發生了。

地球上的氫彈爆炸時,也只是在其精心設計的核心區域,在數十個微秒(us)的時間內可以達到這個核聚變條件,就是在這短短的數十微秒內,迅速的把聚變條件門檻較低的氫同位素(氚或者氘)聚變為氦,釋放大量的能量,數十微秒後,這個條件就不再具備,因此對於氫彈而言,只是一瞬間的核聚變過程,而且也有個核材料的利用效率問題,人類第一顆氫彈的核效率1%都不到,到了今天美國最先進的W88氫彈據說可以接近90%的核材料利用效率。

實際上,即便是在木星內核,核聚變需要的這個苛刻條件也無法達到,依據理論計算,木星還需要再增大10-20倍,才可能在內核產生可持續的核聚變反應,木星還需要增大數十倍才能變成一個矮恆星,發出暗紅色的光芒。

實際上,上述假設是經過實際驗證的,94年蘇梅克彗星撞擊木星時,其總能量大約相當於數百萬顆氫彈同時爆炸的威力,這比題主的引爆一顆氫彈強大多了,但木星什麼事情都沒發生。


楚楚夫


木星是太陽系最大的行星,其元素構成和太陽很相似,氫元素含量佔到了星球總體的75%以上,而太陽就是一個時刻進行著氫核聚變的天體,那麼能發射一顆氫彈引爆木星上的氫核聚變,讓它成為太陽這樣的恆星嗎?很遺憾,這是根本不可能的。


木星上面的氫元素很多,其內部的溫度據推測也高達3萬攝氏度,但是這距離點燃恆星內部的氫核聚變仍然很遙遠,至少需要有二三百萬攝氏度的高溫才能達到,例如太陽中心的溫度高達1500萬攝氏度,其實木星之所以不是恆星,根本上不是因為它的元素含量,而是因為它的質量,理論上一個星體只有達到木星質量的80倍,才能啟動內部的氫核聚變成為恆星,而這也只是成為最小的恆星了,所以很顯然這是不行的,木星的質量只有最小恆星質量的1/80,所以即便整個木星都是氫元素,那也是不可能點燃內部的氫核聚變成為恆星的。

↑太陽、木星、地球、月球的體積比例

其實木星經常遭受一些小行星的撞擊,這些撞擊產生的能量絲毫不亞於氫彈爆炸,特別是1994年蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星的事件,其產生的能量相當於如今地球上所有核武器爆炸產生能量的幾千倍,然而木星還是那顆最大的行星,沒有任何核聚變的跡象。所以用氫彈把木星引爆成為恆星的想法其實很搞笑。

其實要想讓木星變成恆星,理論上講也並非什麼難事,只需要給它增加質量就行了,只要有足夠物質(各種物質,並非單一元素)加到木星上面,使木星的質量達到木星的80倍,那麼它很可能就會引發內部的氫核聚變而成為一顆恆星,但是在可見的未來中,這卻幾乎是不可能實現的。因為在我們的太陽系中,根本沒有足夠的物質供木星成為恆星了。



在我們的太陽系中,太陽自身的質量就佔到了太陽系總質量的99.86%,剩下的0.14%中,木星自己又佔到了一半以上,八大行星除了木星之外的其他行星加起來只有木星質量的2/5,所以整個太陽系中除了太陽之外,把所有的剩餘物質都加到木星上面,都無法再使它成為恆星,因此木星雖然常被稱為“失敗的恆星”,但是從太陽系的物質分佈來看,它基本上是不可能再成為恆星了。


人類的方向


額。。這是想象力過度了,核聚變的條件非常嚴苛,而木星所具備的條件還遠遠達不到標準。

並且這和有沒有外部引爆沒有關聯,即便你在上面引爆一顆氫彈,也頂多帶著木星上的一丟丟氫元素髮生核聚變,隨後也就偃旗息鼓了。

木星是太陽系八大行星中的老大,它的質量是其他七個兄弟總和的2.5倍,並且它的組成成份和太陽很像,主要元素都是氫和氦,並且比例也差不多。但木星就沒有太陽那麼好的命了,因為它的質量相比太陽而言,實在是太小了,因此它無法自身啟動核聚變。

↓木星大紅斑和地球的對比↓

這一點是最關鍵的,木星它自己沒法啟動核聚變,因此質量太小了(一般要達到太陽質量的10%左右,才能變成恆星)。質量的不足,導致它的核心壓力過小,溫度也不達標,反觀太陽,它有著整個太陽系99.86%的質量,核心溫度達到了1500萬攝氏度,又在引力約束的條件下,才發生了每秒淨損400多萬噸的核聚變能量釋放。


所以即便你給木星投入一顆氫彈去試著引爆它,到頭來也只是煙花一場,轉瞬即逝。

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賽先生科普



木星是太陽系質量最大的氣態巨行星,主要成分是氫和氦,而恆星的主要成分也是氫和氦,恆星之所以成為恆星就是因為內部的氫在高溫高壓下觸發了核聚變反應。

質能方程和放射性原理讓人類撬開了核能的大門,原子彈和後來的氫彈讓人類意識到在地球上釋放核能是可行的,從此人類就像得到了炮仗的小孩子一樣開始瘋狂核試驗。

木星的質量相當於太陽系其他所有行星質量的兩倍以上,5500萬噸TNT當量是人類製造過的最大威力,而1994年的彗星撞擊木星時的能量是40萬億噸TNT當量,而人類就是把全部的氫彈加起來也達不到這個威力。

在宇宙層面上,天體的形態只和天體質量有關係,恆星的入門質量是0.08倍太陽質量,低於這個界限的話是無法變成恆星的,木星的質量必須要達到現在的70倍才能變成最小的紅矮星,但是太陽系質量的99.86%都在太陽身上,人類就是把整個地球扔到木星也沒用。



我們的太陽壽命還有50多億年,人類在千年只能可能就離開太陽系了,到時候木星能不能變成第二個太陽對人類來說已經沒什麼意義了,不過我們還是要感謝木星作為太陽系清道夫的這幾十億年時間。


宇宙探索未解之迷


不會。氫彈或許能夠使木星上的極少數氫原子核發生核聚變反應,但木星並不會因此而變得像恆星那樣持續進行核聚變反應。

木星的元素組成跟恆星很像,主要成分為將近四分之三的氫和將近四分之一的氦。但恆星能夠進行核聚變反應,而木星卻不能,其根本原因在於木星的質量太小了。

由於氫原子核非常小,並且它們之間存在巨大的電磁力排斥效應,所以想要使它們互相碰撞在一起,需要極高的溫度和壓力。只有當天體的質量足夠大時,強大的引力坍縮效應擠壓核心部分,使得那裡的溫度和壓力高到足以啟動可持續的氫核聚變。核聚變只發生在恆星的核心區域,其他區域則因為溫度和壓力太低而無法進行。而木星的質量太低,核心區域中沒有條件發生氫核聚變。

人類製造的氫彈並非直接就能引爆,這需要原子彈爆炸產生的超高溫,比恆星的核心溫度還要高。因為人類無法產生巨大的壓力,只能通過儘量提高溫度來彌補。而且氫彈用的是氫的同位素氘和氚,它們比氕更容易發生核聚變反應。

如果把氫彈投放到木星上,超高的溫度可能會促使極少數的氫進行核聚變,但這種反應無法持續下去,因為沒有持續的高溫和高壓。要知道,當年當量相當於12萬枚5000萬噸TNT氫彈的蘇梅克-列維九號彗星撞上木星,也沒能把木星怎樣。如果要點燃木星的核心使其成為恆星,只能給木星增重,讓它的質量增加到原來的80倍,這樣就能引發可持續的氫核聚變。


火星一號


答:當然不能,核聚變需要在非常高的壓力,以及上千萬度的高溫下,才能持續進行。


木星主要由75%的氫元素和25%的氦元素組成,其他元素的含量加起來不到1%;太陽主要由71%的氫元素和26%的氦元素組成,其他元素加起來大約佔3%。

在太陽內部,主要進行著氫元素向氦元素的聚變,並釋放大量能量,太陽中心溫度有1500萬度;木星和太陽的成分如此相似,之所以木星的氫元素不發生核聚變,是因為達不到核聚變的條件。


在木星內部,有著很高的壓力和溫度,據科學家推測,木星的核心溫度高達28萬度,在大型天體內部,氫元素聚變的開始溫度需要大約1000萬度。

比如人類製造的氫彈,在爆炸瞬間,爆炸中心點的溫度高達2億度,足以點燃氫彈攜帶的氫元素(氘和氚)發生聚變,這也是氫彈爆炸的原理。


如果把氫彈扔到木星上引爆,氫彈爆炸的能量是向外輻射的,能量在空間中的衰減非常快,所以根本無法點燃木星上氫元素的核聚變,氫彈爆炸產生的高溫也無法維持。

實際上,每年都有不少小行星撞擊到木星上,比如著名的蘇梅克-列維9號彗星,在1993年撞擊木星,撞擊釋放的能量相當於80萬顆沙皇炸彈(人類試爆過最大的氫彈,相當於5000萬噸TNT當量)。

即便如此,也從未引發過木星氫元素持續聚變,要想木星上的氫元素持續聚變,唯一的辦法就是增加木星的質量:

(1)當木星質量增加13倍時,內部溫度有數百萬度,可以進行緩慢的核聚變反應,成為一顆褐矮星;

(2)當木星質量增加大約77倍時,內部溫度將超過1000萬度,氫元素的核聚變將徹底點燃,此時木星將成為一顆真正意義的恆星。


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