一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
▍✛一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
中子星
看到这个问题,不得不说地球真是多灾多难啊,现在又要接受中子星的考验了。不过在思考这个问题之前,我们首先要明白什么是中子星物质。
第一个问题:中子星物质是什么?有什么特点?
中子星是大质量恒星坍缩形成的一种极端天体,密度仅次于黑洞。其内部的物质的原子结构已经被改变,以中子简并态的形式而存在。
在正常情况下,物质原子之间存在相互的引力和斥力,用以保持物质的形态,是这些物质的原子不至于太过接近也不能太过远离。但是当一个物质的体积越来越大,所产生的的万有引力大过原子间产生的斥力的时候,就会把物质进行压缩,从而产生核聚变反应,这就是恒星的原理。
恒星之所以能够保持稳定,主要是内部核聚变向外产生的巨大辐射压抵消了恒星向内产生的引力。但是到了恒星的晚年,由于用于核聚变反应的物质越来越少,已经不足以对抗引力,恒星内部产生的巨大引力就会开始把物质的原子进行压缩。当压缩到一定程度,物质的外层原子结构被破坏,外层电子被压缩到极低的轨道的时候,就成为了电子简并态物质,也就是说此时物质靠电子简并压力对抗引力。但是随着引力进一步加大,在恒星质量超过钱德拉塞卡极限,也就是1.44个太阳质量时,电子简并压也对抗不了引力,电子就会被彻底压入原子核,和质子结合变成中子,产生中子简并压对抗引力,此时就形成了所谓的中子星,物质称为中子简并态。
目前认为这是物质对抗引力的最后一道关卡,一旦连中子简并压也不足以对抗引力,那么物质就会无限坍缩,最终形成黑洞。
中子星
那么中子星物质有什么特点呢?一个最直接的特点就是质量大得惊人,已经超出了我们所能想象的区间。按照科学家的估计,每立方厘米中子星物质的质量可达10亿吨左右。如果这一汤勺中子星物质的体积为3立方厘米,那么这一汤勺中子星物质的总质量就是30亿吨。
那么30亿吨是个什么概念呢?如果按照地球的密度(5507.85 kg/m³)计算,30亿吨大约相当于6亿立方米,0.6立方千米,也就是一座长宽高都是800多米的小山大小。
第二个问题:一汤勺中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
可以肯定地说,如果真有一个质量接近30亿吨,体积又只有2-3立方厘米的的中子简并态物质进入大气层,一定不会烧完,因为整个物质量在那里摆着呢,你见哪一个质量接近10亿吨的小行星进入地球大气层会被烧完?但这个问题真正复杂的地方在于,如果我们真能从中子星无比坚硬的表面,抠出这么一汤勺物质,并且能够使用某种力量让它在失去引力束缚的情况下,保持自身的体积进入大气层,一旦释放究竟会发生什么?
按照正常理解,中子简并态物质一旦失去中子星强大的引力束缚,自身体积会爆炸性的增大,直至增大到正常的体积。但因为我们从来没有经历过这样的事情,所以也并不能绝对肯定究竟会发生什么?已经被破坏原子结构的物质还能不能恢复到之前,是一个问号。但有一点可以肯定,那就是这座2-3立方厘米的中子简并态物质在进入大气层的一刻,首先会因为强大的引力迅速把周围的空气吸到自己的身边,继而受地球引力的影响,携带着巨大的能量冲向地球和地球相撞。
彗星撞地球
,
提到天外物体撞击,大家最熟悉的莫过于6500万年前毁灭恐龙的那颗小行星,按照科学家的推测这个小行星的直径约为10千米左右,那么比这颗小行星质量小10倍的中子星物质(统一按照地球密度计算),其毁伤能力是不是也是毁灭恐龙的小行星的10分之1呢?其实也不能这么认为,因为毁灭恐龙的小行星因为公转自身携带一定的动能,所以速度很快。而中子星物质因为不具初始的动能,即使在一瞬间体积膨胀到正常物质大小,对地球所产生的的毁伤程度会大大降低。有兴趣的朋友可以计算一下,应该不会超过一个大号氢弹的毁伤力度。
如果这30亿吨中子简并态物质的体积保持不变,则对地球造成的影响会更小,正常情况应该会像子弹一样在地面打出一个窟窿,因为自身密度极大,会直冲地心,不会对地面产生什么大的影响,甚至不会引起什么的关注,只把它看成一个长长的流星罢了。还有一个值得注意的问题是,中子星一般温度都极高,旋转极快,会向外发出强力辐射,约是太阳的100万倍,如果只是一小块中子星物质还会不会有这样的威力,我们还很难想象,毕竟无法去做实验。
致力科学、科幻,专注深度,欢迎喜欢科幻的朋友关注:深度科幻!
▍➨一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
首先必须说,想把一汤匙中子星物质拿出中子星基本是不可能的,因为只有质量达到太阳1.44倍的恒星,才能依靠强大的引力把自己压成中子星,失去这样的引力,中子星物质将无法以中子简并态存在,也就是说,中子星物质将无法像在中子星上那样的状态存在。
那么既然问题都说是假设,我们就来假设一下吧。一汤匙的中子星物质大约2-5立方厘米,说它有10亿吨也基本靠谱,这么一点中子星物质来到地球上会发生什么样的景象呢?常见的说法是由于它巨大的质量,它会受地球引力影响迅速砸向地心,大气层中的空气根本奈何不了它,它会穿过地心跑到地球的另一面,当速度降为零之后又会再跑过来,就这样来回在跑,随着地球的自转,它甚至会把地球切一道缝隙,最后停留在地球的中心。
其实这个说法是不正确的,因为这仅仅考虑了中子星的质量和地球引力的关系,忽视了中子星物质本身具有的物理特质。其实中子星物质之所以能保持中子简并态,是因为它处于极高的压力环境之下,想一想质量比地球大了33万倍的太阳,其内部的中心压力都无法使之成为中子星,地球这样的环境中更无法保持它的状态了,所以如果只有糖块大小的中子星物质来到地球这样的压力环境里之后,它失去原先在中子星上压力后状态会迅速发生变化,中子简并态会迅速瓦解,体积立即就会开始膨胀,并且是爆炸性的膨胀,威力不下于爆了一颗巨型核弹!
但是这并不算完,而是只是开始的序曲,因为在大约16分钟后,它又会发生中子分解,这个层面爆炸就更厉害了,即便是目前全世界所有的核弹加起来引爆,也难及它的万分之一。
为什么这么说呢?看看中子星为什么叫中子星就知道了,因为中子星物质靠着强大压力把质子和电子压到一起形成了中子,把原子中的广阔空间(原子核和电子占原子体积的份额非常小)挤掉了,并且它还维持着中子和质子数量的平衡。
而通常情况下,没有处于原子核里的中子是不稳定的,它会衰变成质子和电子,最常见的是形成一个氢原子,其半衰期大约就是16分钟。在这一过程中,中子的衰变将会释放出能量,发生核爆现象。
那么这个糖块儿大小的中子星物质在地球这样的环境中能产生多大核爆能量呢?物理学家们通过计算发现中子的质量比衰变分解后形成的氢原子的质量大了约 0.0008的比例,而10亿吨中子星物质发生衰变时将会有80万吨物质变成能量,根据爱因斯坦的质能转换关系式计算,会发现这太可怕了,可达几十亿颗核弹的爆炸当量,所以这样的事就是能试也还是别试了吧!
▍≒一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
中子星的密度为每立方厘米8千万到20亿吨,一汤匙的中子星,质量确实可以达到10亿吨。
中子星和白矮星一样都是处于演化后期的恒星,能够形成中子星的恒星,其质量更大,当老年恒星的质量为太阳的8~2、30倍时, 就有很有可能形成一个中子星,而质量小于8个太阳质量的就会形成白矮星,但是二者的区别不仅仅是形成它们的恒星的质量不同,它们的物质存在状态完全是不同的。
白矮星原子结构还是完整的,但是对于中子星来说就不是这样了,在中子星里压力十分大,以至于电子被压缩到原子核里,和质子中和形成中子,可以说整个中子星就是由中子组成的,中子星遂因此得名。中子星的直径一般在几十公里,但是质量却比直径140万公里的太阳大,如果把地球压缩成中子星的密度,那么地球的直径只有几十米。
中子星密度巨大,表面引力也是大得无法想象的,其可怕程度仅次于黑洞,中子星表面的物质没有那么容易脱离中子星,反而是一旦有什么物体接近中子星,只要足够近的话,就会被中子星强大的引力吸住,最终会被撕裂变成原子束奔向中子星。如果想要中子星物质脱离中子星的话,那就只有一种办法,那就是中子星合并,中子星合并相信我们都不陌生,两个中子星在彼此的引力作用下越靠越近,最终碰撞激发出巨大的能量,同时发射出引力波。由于相撞时速度和质量都很大,所以抛散到宇宙中的中子星物质大多数都不会回到中子星上。
但是脱离了中子星的强引力场,中子星物质也不可能以在中子星上面的状态存在。之前紧密结合的中子会慢慢散开,变为自由的中子,体积剧烈膨胀,这个时候还是中子但是并不稳定,大概几十分钟后就会发生衰变,中子会衰变为质子、电子以及反中微子(以能量的形似释放出来)。这个过程中也会伴随巨大的爆炸,物质量下降,同时由中子、质子和电子形成了新的物质,以氢居多,但是也会形成黄金等重金属。所以可以说中子星物质离开了中子星会变成新的物质,成为星云最终又凝聚成新的天体。
如此一来题目本身问的就有问题,中子星物质都闯入地球了,怎么可能还会是原来的状态,当然一汤匙中子星进入地球大气层是不可能被烧完的,而且它自己就有可能爆炸,而如果在撞上上地球时并没有衰变,直接撞过去的话地球会被撞穿撞出一个大洞,无论哪种情况,对于地球来说都是灾难。
▍▧一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
想要弄清楚这样一个问题,我们首先需要先了解清楚什么是“中子星”。
“中子星”是上世纪60年代人类重要的太空发现之一,中子星也是除了“黑洞”以外已知密度最大的太空星体。其实最初的“中子星”和“黑洞”都是由“恒星”演化而来的。我们都知道恒星是有寿命的,在一颗恒星发展到末期阶段时,基本上都会发生“超新星爆炸”。根据各类恒星质量及引力的不同,有些质量较小的恒星可能最终会变成“白矮星”,有些质量较大的恒星可能会变成“黑洞”,而有些质量“不大不小”的恒星最终就可能会变成“中子星”,也就是说“中子星”其实是一种介乎于“白矮星”和“黑洞”之间的星体。
“中子星”最大的特点就是密度较高,1cm³中子星的质量就高达100000000吨以上。这个密度大约是水的密度的上百万亿倍,也比“白矮星”的密度要高出很多很多倍。
这里可以举个更为直观一点的例子,我们就拿地球来说,地球的直径大概是12742000米,如果想要把地球的密度压缩到“中子星”的级别,那么就需要把现有的地球压缩成为一个仅有22米的球体,大概还有没有8层楼高。可能而知“中子星”的密度是极其惊人的。
一小块“中子星”有可能撞击地球吗?
“中子星”之所以会拥有如此之高的密度,核心就是其内部的压力是极其高的,“电子”都将被压缩的原子核之中,并通“质子”中和为所谓的“中子”。所以说“中子星”质量高是与其星体的压力及引力有着不可分割的关联的。
说得直白一点就是一小块的“中子星”是不可能脱离“中子星”本身的,因为其引力也是无比巨大的,就好比“光”都无法逃脱“黑洞”一样。
即便是这一小块“中子星”脱离了原有的星体系统,那么它也就会失去原有的密度特性,毕竟脱离以后的宇宙环境已经失去了原有的“超级高压”,这一小块“中子星”很可能会出现迅速的膨胀与爆炸。
我们就假设有这么一小块“中子星”进入了地球大气层,那么它会被烧完吗?
这个答案肯定是“不能”的,以“中子星”的超高密度,地球大气层的摩擦力在其面前可以说是“毫无作用”的。而且不光大气层对其“无能为力”,甚至我们的地球都可能被这一小块“中子星”所击穿,毕竟如此密度的物体以超高的速度冲向地球,这可能真的就是地球的一场“灾难”了。当然这种情况其实是不会出现的,只是一个基于其密度特性的假设罢了。
以上个人意见仅供参考。
▍☀一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?
先说一下什么是中子星。
在大质量恒星核聚变到铁的时候,由于铁聚变反应释放的能量小于维持聚变反应消耗的能量。这时,辐射压就当不住万有引力的向恒星内部挤压的力量了。于是恒星物质向内部急剧收缩,在核心处撞在一起。这就是超新星爆发。
图:蟹状星云,这是一次在1054年发生超新星
爆发后的遗迹。宋史中有记录。在高峰时,白天都可见,夜晚成了初月亮最为明亮的星体。并持续两年肉眼可见。
超新星爆发后,会生成铁以后的物质,并将这些物质抛入太空之中。剩下的物质质量如果大于1.44倍太阳质量,小于3倍太阳质量,就会形成中子星。小于1.44倍太阳质量会成为白矮星,大于3倍太阳质量就会成为黑洞。
图:
脉冲星PSR B1509-58的辐射,一个快速旋转的中子星
中子星是由于物质在重力作用下将电子压入原子核中形成的(中子简并态)。打个不太恰当的比方:如果把整个太阳系比作一颗原子,行星就是电子,太阳就是原子核。如果形成中子星后的体积,将相当于将整个太阳系压缩到太阳这么大。可见中子星的密度有多么的大。一颗典型的中子星的质量约为1.35~2.1倍太阳质量,半径在10~20千米之间,而且是质量越大,体积就越小。
中子星的密度约为1立方厘米8千万~20亿吨之间。取个平均值10亿吨吧,一汤匙大约2立方厘米,共20亿吨。如果这么重且密度如此大的物质掉入地球(地球质量为6×10∧21吨,6万亿亿吨),就相当于一颗如发丝细的钢针直接击中一块泡沫。然后在地球重力作用下来回穿透地球,最终停留在地心处。由于其体积太小,对地球的影响不会太大。
以上都是假设,实际上是不会发生的。且不说如何从中子星上挖这么一块中子星物质,挖出来脱离中子星巨大的引力后,这块自由中子会很快就会衰变,并释放出巨大的能量。
图:中子星物质衰变比这威力大多了
------------------
推荐阅读:
收养小孩,户口本上的关系标为养子女,个人认为不妥,大家说呢?
如果一个绝对圆的球体放在一个绝对平的平面上,那么这两个物体的接触面是不是无限小?
一不如意,就用指责、发脾气的方式表达需求,为什么会养成这种处世方式?这种人要如何相处,如何助其改变?
上一篇:什么样的手表容易被仿造出现假货?
下一篇: 你相信天意吗?