如何把木星轉移到地球的軌道?
都說太陽系最像地球的行星是火星,沒錯,但是它沒有水的海洋。我們另外想個辦法,可以「再造地球」呀:蒸發掉木星上的「氫氣」和「氦氣」,使之演化成一顆岩石類行星,剩下木星的質量與地球相差無幾,也會有豐富的可開採的礦物質,甚至還能有表面液態水。但這一切嚴重依賴「大行星軌道遷移技術」。
如果有那麼一天,那可能會是什麼樣的方法呢?(大膽想吧,有點子就寫出來)
現在太陽系是比較穩定的。太陽正值中年,太陽系形成初期的氣體/塵埃盤早已隨著時間的流逝清空,各大行星在繞太陽運行的途中,已經不像太陽系早期那樣,有機會頻繁的跟盤裡的物質交換能量及角動量了。所以現在想實施木星遷移工程,可能確實難了一點。單靠生拉硬拽的話,《流浪地球》在算錯了幾個數量級的情況下(劉慈欣的作品有哪些硬傷?),描述了把地球這麼點質量推走要多費勁,這麼去搞木星,人類先把自己搞死了。
不過在太陽系形成早期,這種遷移不僅是可能的,而且是自然的。
Levison et al. 2005給出了在已經形成了一些原行星的盤中讓木星(這樣的行星)向內遷移的方法:如果木星在運動過程中與小天體遭遇,並把遭遇的小天體彈射(eject)出去,自身會由於損失能量而向內移動。如果當時木星的軌道是圓的,那這樣的彈射只有在遭遇的小天體的速度跟木星速度差異在40%以上時才會發生;如果木星軌道不圓,就怎麼著都行了。
這樣的遷移能不能持續取決於是不是持續的有物質喂進來。如果木星三下五除二佛擋殺佛的把一路上遇到的螳臂全都彈走,而沒有足夠的物質補充進來,木星軌道很快清場,不再有小天體可以跟木星產生相互作用,那軌道遷移就很快停止,產生所謂「耗散遷移」(damped
migration);而如果盤中有足夠的質量,能持續的跟木星發生作用,就可以讓木星持續的遷移到離太陽比較近(1 AU)乃至非常近的地方,形成「溫木星」甚至「熱木星」。
假設題主擦了擦神燈,給太陽系變出來一個大質量的氣體/塵埃盤,這個木星遷移工程要持續多久呢?
根據Chambers 2009,在更原始的氣體盤中,木星這麼大質量的行星足以在盤中開個縫,並在兩條「氣體橋」的牽引下產生遷移。
這個遷移的速度與氣體盤的粘性、密度和溫度梯度有關。在典型的參數範圍內,木星從5 AU(就是它現在的位置)遷移到地球軌道附近,需要3~30萬年的時間。跟人類從樹上走下來用的時間相比……還是很快的對吧。
但是真的把木星弄進來,真不一定是好事。按Jupiter"s "Smashing" Migration May Explain Our Oddball Solar System一文的說法,太陽系歷史上真實發生過的木星內遷事件,讓木星軌道之內的幾顆行星軌道交疊,於是它們之間發生了慘烈的相撞並遭到毀滅性打擊。地球等幾顆現在我們看到的行星是這次大災變之後才形成的。如果此說成立,可以解釋為什麼太陽系內側幾顆岩石行星的年齡比外側幾顆氣態巨行星更小,而大氣層比我們觀測到的一些系外行星要薄。雖然歷史上的木星內遷最終意外成就了地球,但再來一次的話,成就的是誰可就難說了。
對了,請先撿到一盞神燈。
感謝 @王卓驍 斧正原稿。
參考文獻:
Chambers 2009 AREPS 37, 321 pdf鏈接
Levison et al. 2005 PPV 669 pdf鏈接
Batygin et al. 2015 PNAS 112,4214 pdf鏈接
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找到木星軌道附近的小行星,比如小行星帶甚至最外面的柯伊伯帶,然後靠推進器改變其軌道,使軌道與木星相切,並且切點附近小行星要在木星後面一定範圍之內。這樣木星就能靠引力把小行星甩出太陽系,換句話說,小行星會偷走木星的一部分動量/能量。然後木星軌道就會降低一點點。
不過由於小行星質量太小,這樣的方法要重複無數次才能讓木星軌道降低到地球附近。如果用土星之類的,木星軌道會降低得更快。但是目前並沒有推動大型氣態行星的方法。當木星降低到小行星帶和火星軌道附近時就更好操作了,但是木星本身會清除掉它附近一個72°扇形(1/5圓周)範圍內所有天體,又一定會產生軌道共振,考慮到木星質量過大,地球火星也許早就被木星甩出去了。
即使成功把木星遷移到地球軌道而地球沒有死掉,把木星放在哪也是一個很嚴重的問題。如果題主的目的是採集木星星核礦產(稍後再吐槽這個 idea ),還是放在地球附近吧,於是地球變成木星衛星。。我們仍然無法調整維持地球的位置,所以還是讓地球繞著木星轉比較好(不能放在木星拉格朗日點上)。參考另一個「月球換成木星」的回答,我們必須把木星放得足夠遠,否則潮汐和板塊運動也會殺死人類。。然後等待木星氣體慢慢被吹走,等到地老天荒。。(也許永遠也吹不完,沒有算)
其實木星最寶貴的資源不是核里的礦產,是大量的氫氣甲烷。目前比較靠譜的規劃是,建立在木星表面懸浮的採礦器,類似飛艇,依靠閃電供能採集氫氣和甲烷,定期由飛船送回地球。在行星形成時期,行星與原行星盤的角動量交換,造成行星遷移,有向內遷,也有向外遷,關鍵看遷移力矩是正或負。
形成行星後,原行星盤消耗了,行星與行星間的引力作用佔主導。行星與行星間存在平運動共振,古在共振或長期共振,甚至潮汐耗散等都會影響行星的軌道。
沒可能的,出發點就錯了。
木星本就是氣態巨行星,質量級別咱們姑且不談,試問蒸發氣體是怎麼個蒸發法?這就好像有人說要把冰塊凍住一樣無法理解。
猜測題主的意思該是想讓大氣散逸,像個戳破的籃球一樣漏到宇宙中去。可問題在於,你就是用再高功率的裝置去加熱大氣,氣體分子還是處在木星引力場里,不可能跑得掉的。
要脫離行星引力,就必須得對大氣賦予矢量速度,而這就更不可能了。對氣體加速,最簡單的方法就是拿個風扇吹,但吹動起來的空氣,又會受到極大的空氣阻力,沒辦法,人家是流體。你不可能把任何一部分空氣吹到太空中——大家都是生而平等自由自在的空氣分子,憑啥你就能上天而我們只能原地傻看著。
那麼正確的姿勢應該是怎樣呢?
與題主設想的恰恰相反,既然大氣驅散不了,我們就該換個思路,把木星冷凍起來,讓氫氣凝結成冰然後一塊塊敲了運回來扔到聚變爐里。而要實現如此設想唯一的辦法就是隔絕木星的日照,戴森球工程量太大咱就算了,做個小點兒的球把木星包起來就好,它自己會慢慢冷卻的。
好了。第一步方案我已經幫題主想好了。後邊的腦洞先留著以後再開……
回答幾個想到的腦洞答案:
1.利用洛伊曼機器人(?似乎是這個名字,忘記了),一種可以根據既定程序利用行星資源對自我進行複製(涉及生物倫理概念了),並能實現星際旅行的機器人,然後就會以驚人的速度將一個行星「吃掉」,再「搬運」到目標位置進行重建;
2.給行星安裝動力系統,諸如光帆(可以讓恆星加速燃燒,產生更大的星風)等,這個會需要建造戴森球那樣級別的技術了;如 @張浩 提到的,劉慈欣的《 流浪地球》,給地球安裝發動機,燃料利用地球岩石進行核聚變(佩服),但是產生的熱會讓地球都融化吧(忘記大劉怎麼處理這個問題了,似乎是沒處理);如果考慮的是木星,如題主所言,需要減少部分行星物質,那可以考慮電磁拋射,作用力與反作用力;
大劉寫過, 流浪地球還是啥來著.
木星的難度肯定更大.
謝邀,劉博洋老師的回答太專業了,看來人的習慣還是要從下培養,長大了再改變就難了
據說即使把現有的所有核武器共同使用,而且假設能量轉換效率是100%的話,也不過能使地球的軌道動一點點而已。木星的質量和體積比地球大不止一星半點,想都別想啦!
P.S.即使地球的質量足夠大,不足以成為木星的衛星,依然覺得二者在同一軌道上容易出事故。
給它減速啊
木星是氣態行星,沒辦法在上面安裝發動機,而且體量也太大了.
地月可以,在月球安裝發動機,利用地月引力可以牽引地球加速減速.
與其惦記木星怎樣怎樣,倒不如琢磨琢磨在土衛六木衛二身上搞點事
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