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如果一颗岩质星球具有褐矮星的质量,它的壳幔核分别会是什么状态? 第1页

  

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这个问题的前提不存在。宇宙中不可能诞生质量达到木星13倍以上的岩质星球,或者说,如果有一个星球有13倍木星质量以上,那么它不可能是岩质的。


先上两个宇宙元素丰度的图:


可以看出,宇宙几乎就是由氢和氦构成的,其它都是渣渣。

渣渣里,氧和碳又占了一大半,在形成星球的时候,这些原子因为相互靠近,常常会发生化学反应形成分子,而它们最大的概率是首先遇到氢原子(或氢分子),然后再遇到氢原子(或氢分子),然后又遇到氢原子(或氢分子)……总之,宇宙中最多的分子就是氢分子,最多的化合物就是水和甲烷,而水、甲烷以及稍微少一点的氨,天文学上一般叫冰。


所以,在星球形成时,主要的原料当然是氢和氦(气体),然后是比氢氦少三个数量级以上的冰,再然后才轮得到比氢氦少四个数量级以上的硅的化合物(岩石)。

地球这样的岩石星球几乎没有氢氦,是因为质量太小,又因接近太阳而温度高,引力不足以约束质量很轻的氢分子和氦原子(氢分子和氦原子的分子热运动速度高于地球的逃逸速度),所以氢氦不能被吸积到地球上,而原料中比岩石多得多的水、甲烷也因为分子量小不容易保留,所以地球上也几乎没有甲烷,水能留住完全是因为水在地球大气压下的沸点高于大气层的温度,水主要以液态形式存在,只有微量的水分子能上升到大气层顶逃逸。

但一个比地球大得多的星球,其引力就完全能够吸积氢氦。木星的岩质及铁质内核,大概只有12个地球质量,却吸积了306个地球质量的气体(总质量318倍地球),而这种吸积能力并非随质量增加而线性增长,可能是指数增长的,一个13倍木星质量,也就是4134倍地球质量的岩质内核能吸积多少气体?往少说也会是一颗红矮星(80倍木星质量以上),更大可能是接近太阳质量——1000倍木星质量。

这样的星球,那就是一颗标准的恒星了。

即使13倍木星质量不是指岩石核心质量,而是整个星球质量,那么它也会有98%左右的氢氦,它会是一颗临界褐矮星(在其内部会引发氘聚变)。


至于题主所说的:“假设它周围轻质气体很少”,我实在想象不出,宇宙中有什么机制能创造出一个几乎没有气体却有4000多地球质量的岩石的区域。

难道,在一个气体已经消散的区域,让4000多个地球撞在一起?


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最后,以(反)科学的名义,我们还是要强行制造一个13倍木星质量的岩石星球。

那么这个星球内核是什么样的呢?

我们先看看木星内核是什么样的,维基百科上是这么说的:

行星模型认为在行星形成的历史上,木星至少有一段时间有个够大的岩石或冰的核心,才可以从原始太阳星云收集到足够大量的氢和氦。假设它确实存在,它可能因为现存的热液态金属氢与地幔混合的对流而萎缩,并且熔融在行星内部的较上层。核心现在可能完全消失,但由于重力测量仍不够精确,还不能完全排除这种可能性[37][40]

这只是一个318倍地球质量的气巨星的内核,对流可能就会使核心消失。因为在木星这种质量的星球核心部分,其温度(高于36000K)会使任何物质都成为流体(不一定是我们平时所理解的液体或气体,其具体形态目前尚未研究清楚),并且越往内部越热,从而引发对流。

一个4134倍地球质量的星球核心温度有多高呢?我们知道,这个质量的星球如果是气体星球,就会引发氘聚变,成为褐矮星,而氘聚变的温度下限是一百万度。

一百万度已经超过了化学的能标,在这个温度下是不存在化学的,没有任何化合物,当然也就不存在硅酸盐。连完整的原子都不能存在,因此,这个星球的内部是等离子态的——主要由氧、硅、镁、铝、钠、钾、钙等元素离子和自由电子组成。




  

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