木星90%都是氫氣，能不能點(diǎn)燃它，變成第二個(gè)太陽(yáng)？

木星是太陽(yáng)系里最大的行星，大氣層里90%都是氫氣。這玩意兒在地球上一根火柴就能點(diǎn)著。那么問(wèn)題來(lái)了：如果我們往木星上扔一顆核彈，能不能把它點(diǎn)成第二個(gè)太陽(yáng)？

燃燒和核聚變，根本不是一回事

很多人一聽(tīng)到"點(diǎn)燃木星"，腦子里想的是火焰、爆炸、熊熊燃燒的畫(huà)面。但這里存在一個(gè)根本性的誤解：恒星發(fā)光發(fā)熱，靠的不是燃燒，而是核聚變。

咱們先說(shuō)燃燒。你劃一根火柴點(diǎn)燃?xì)錃猓l(fā)生的是化學(xué)反應(yīng)——?dú)浞肿雍脱醴肿咏Y(jié)合，生成水，同時(shí)釋放出熱量。這個(gè)過(guò)程的本質(zhì)是電子在原子間的重新排列，釋放的能量級(jí)別很低。

一克氫氣燃燒釋放的能量大約是142千焦，聽(tīng)起來(lái)不少，但和核聚變比簡(jiǎn)直是小巫見(jiàn)大巫。核聚變是讓兩個(gè)氫原子核克服電磁排斥力，撞在一起融合成氦原子核，這個(gè)過(guò)程釋放的能量是化學(xué)燃燒的幾百萬(wàn)倍。一克氫通過(guò)核聚變釋放的能量約為6.3億千焦，是燃燒的450萬(wàn)倍。

更關(guān)鍵的問(wèn)題來(lái)了：化學(xué)燃燒需要氧氣，而木星大氣里氧含量低得可憐，不到0.1%。就算你真的在木星上扔一顆火球下去，那點(diǎn)氧氣燒完之后，火焰自己就滅了。木星上沒(méi)有足夠的氧化劑支持持續(xù)燃燒，這和把一根火柴扔進(jìn)純氮?dú)夤拮永锸且粋€(gè)道理，壓根點(diǎn)不著。

所以當(dāng)我們問(wèn)"木星能不能被點(diǎn)燃成恒星"的時(shí)候，真正要問(wèn)的是：木星能不能像太陽(yáng)那樣發(fā)生核聚變？答案取決于一個(gè)非常硬的物理門(mén)檻，溫度和壓力。

要點(diǎn)燃核聚變，木星還差80個(gè)木星

核聚變之所以難以發(fā)生，是因?yàn)樵雍硕紟д姡鼈兲烊换ハ嗯懦狻蓚€(gè)氫原子核想要融合在一起，必須克服這種電磁斥力，而能克服它的只有兩樣?xùn)|西：極高的溫度和極大的壓力。溫度夠高，原子核的運(yùn)動(dòng)速度就夠快，動(dòng)能就能戰(zhàn)勝斥力；壓力夠大，原子核之間的距離就夠近，碰撞的概率就夠高。

太陽(yáng)核心的情況是這樣的：溫度約1500萬(wàn)攝氏度，壓力達(dá)到2500億個(gè)地球大氣壓，氫原子核在這種極端條件下每秒鐘發(fā)生數(shù)以?xún)|億計(jì)次的碰撞，其中極小一部分會(huì)成功融合成氦，釋放出巨大的能量。整個(gè)過(guò)程是自持的，因?yàn)榫圩儺a(chǎn)生的能量會(huì)維持核心的高溫，讓反應(yīng)持續(xù)下去。

那木星呢？木星核心的溫度大約是2萬(wàn)到3萬(wàn)攝氏度，壓力約為4000萬(wàn)個(gè)地球大氣壓。聽(tīng)起來(lái)不低，但和太陽(yáng)核心比差了整整兩個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)溫度壓力組合，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠讓氫原子核突破電磁斥力的屏障。

打個(gè)比方，核聚變就像兩個(gè)人要撞破一堵墻，太陽(yáng)核心的條件是讓他們以火箭速度對(duì)撞，而木星核心的條件頂多是讓他們慢跑，撞上去只會(huì)被彈回來(lái)。

那木星需要多大才能啟動(dòng)核聚變？天體物理學(xué)里有一個(gè)關(guān)鍵概念叫"氫燃燒下限"，指的是一個(gè)天體必須達(dá)到的最小質(zhì)量，才能在核心產(chǎn)生足夠的溫度和壓力來(lái)維持氫聚變。

這個(gè)下限大約是太陽(yáng)質(zhì)量的7.5%到8%，換算成木星質(zhì)量，大約是80個(gè)木星。也就是說(shuō)，你需要把80個(gè)木星捏成一團(tuán)，它才能勉強(qiáng)成為一顆最暗淡、最弱小的紅矮星。

真實(shí)的木星質(zhì)量只有太陽(yáng)的0.1%，差了整整80倍。這個(gè)缺口太大了，大到完全沒(méi)有任何技術(shù)手段可以彌補(bǔ)。你沒(méi)法給木星"加質(zhì)量"，因?yàn)樘?yáng)系里所有行星、衛(wèi)星、小行星、彗星加起來(lái)的質(zhì)量，也填不滿這個(gè)坑。

褐矮星：差一點(diǎn)就成功的"失敗恒星"

在恒星和行星之間，存在一類(lèi)很尷尬的天體，叫褐矮星。它們的質(zhì)量介于13到80個(gè)木星之間，不夠大到點(diǎn)燃?xì)渚圩儯直绕胀ㄐ行侵氐枚唷Ｌ煳膶W(xué)家有時(shí)候開(kāi)玩笑叫它們"失敗的恒星"。

褐矮星為什么值得一提？因?yàn)樗鼈冋故玖艘粋€(gè)有趣的中間狀態(tài)。質(zhì)量超過(guò)13個(gè)木星之后，核心的溫度和壓力雖然不足以點(diǎn)燃?xì)洌軌螯c(diǎn)燃另一種燃料，氘。氘是氫的同位素，原子核里比普通氫多一個(gè)中子，更容易發(fā)生聚變。

但問(wèn)題是，宇宙中氘的含量極低，任何天體里的氘儲(chǔ)量都只能維持幾百萬(wàn)到幾千萬(wàn)年的燃燒，之后就徹底熄火了。所以褐矮星只能短暫地閃亮一陣子，然后慢慢冷卻變暗。

1995年，天文學(xué)家在昴星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了第一批被確認(rèn)的褐矮星，后來(lái)又在離我們最近的恒星系統(tǒng)，半人馬座阿爾法星附近，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量只有木星幾倍的褐矮星候選體。這些發(fā)現(xiàn)讓我們意識(shí)到，宇宙里"差一點(diǎn)成為恒星"的天體其實(shí)相當(dāng)多，木星只是其中一個(gè)極端案例。

如果木星的質(zhì)量是現(xiàn)在的13倍以上，它就會(huì)成為一顆褐矮星，能夠在年輕時(shí)發(fā)出微弱的紅光；如果達(dá)到80倍以上，它就能跨過(guò)氫燃燒下限，成為一顆真正的紅矮星。但現(xiàn)實(shí)中的木星，質(zhì)量連褐矮星的門(mén)檻都?jí)虿恢荒芾侠蠈?shí)實(shí)當(dāng)一顆氣態(tài)巨行星。

假設(shè)木星變成了恒星，那會(huì)發(fā)生什么？

首先，這顆新恒星會(huì)非常暗淡。就算木星剛好達(dá)到氫燃燒下限，成為一顆質(zhì)量最小的紅矮星，它的光度也只有太陽(yáng)的萬(wàn)分之一左右。從地球上看，這顆"新太陽(yáng)"的亮度大約相當(dāng)于滿月的幾十倍，比現(xiàn)在的木星亮很多，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上真正的太陽(yáng)。它不可能"代替太陽(yáng)"為地球提供熱量，因?yàn)樗鼘?shí)在太暗了。

其次，木星到地球的距離也是個(gè)大問(wèn)題。木星離太陽(yáng)平均距離約5.2個(gè)天文單位，離地球最近時(shí)約4.2個(gè)天文單位，最遠(yuǎn)時(shí)約6.2個(gè)天文單位。

就算木星變成了和太陽(yáng)一樣亮的恒星，它傳遞到地球的能量也只有太陽(yáng)的幾十分之一，因?yàn)檩椛鋸?qiáng)度和距離的平方成反比。而現(xiàn)實(shí)中，一顆剛夠格的紅矮星亮度本來(lái)就只有太陽(yáng)的萬(wàn)分之一，再乘上距離因素，它對(duì)地球的影響幾乎可以忽略。

不過(guò)，對(duì)木星的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，情況就完全不同了。如果木星變成恒星，木衛(wèi)二和木衛(wèi)三這些冰封的世界會(huì)迅速升溫，冰層會(huì)融化成液態(tài)海洋，原本深埋在冰下的潛在生命可能會(huì)獲得全新的生存環(huán)境。