一湯匙中子星質量10億噸,假如這一小塊中子星碰撞地球進入大氣層,會被燒完嗎?
首先必須說,想把一湯匙中子星物質拿出中子星基本是不可能的,因為只有質量達到太陽1.44倍的恆星,才能依靠強大的引力把自己壓成中子星,失去這樣的引力,中子星物質將無法以中子簡併態存在,也就是說,中子星物質將無法像在中子星上那樣的狀態存在。
那麼既然問題都說是假設,我們就來假設一下吧。一湯匙的中子星物質大約2-5立方厘米,說它有10億噸也基本靠譜,這麼一點中子星物質來到地球上會發生什麼樣的景象呢?常見的說法是由於它巨大的質量,它會受地球引力影響迅速砸向地心,大氣層中的空氣根本奈何不了它,它會穿過地心跑到地球的另一面,當速度降為零之後又會再跑過來,就這樣來回在跑,隨著地球的自轉,它甚至會把地球切一道縫隙,最後停留在地球的中心。
其實這個說法是不正確的,因為這僅僅考慮了中子星的質量和地球引力的關係,忽視了中子星物質本身具有的物理特質。其實中子星物質之所以能保持中子簡併態,是因為它處於極高的壓力環境之下,想一想質量比地球大了33萬倍的太陽,其內部的中心壓力都無法使之成為中子星,地球這樣的環境中更無法保持它的狀態了,所以如果只有糖塊大小的中子星物質來到地球這樣的壓力環境里之後,它失去原先在中子星上壓力後狀態會迅速發生變化,中子簡併態會迅速瓦解,體積立即就會開始膨脹,並且是爆炸性的膨脹,威力不下於爆了一顆巨型核彈!
但是這並不算完,而是只是開始的序曲,因為在大約16分鐘後,它又會發生中子分解,這個層面爆炸就更厲害了,即便是目前全世界所有的核彈加起來引爆,也難及它的萬分之一。
為什麼這麼說呢?看看中子星為什麼叫中子星就知道了,因為中子星物質靠著強大壓力把質子和電子壓到一起形成了中子,把原子中的廣闊空間(原子核和電子占原子體積的份額非常小)擠掉了,並且它還維持著中子和質子數量的平衡。
而通常情況下,沒有處於原子核里的中子是不穩定的,它會衰變成質子和電子,最常見的是形成一個氫原子,其半衰期大約就是16分鐘。在這一過程中,中子的衰變將會釋放出能量,發生核爆現象。
那麼這個糖塊兒大小的中子星物質在地球這樣的環境中能產生多大核爆能量呢?物理學家們通過計算髮現中子的質量比衰變分解後形成的氫原子的質量大了約 0.0008的比例,而10億噸中子星物質發生衰變時將會有80萬噸物質變成能量,根據愛因斯坦的質能轉換關係式計算,會發現這太可怕了,可達幾十億顆核彈的爆炸當量,所以這樣的事就是能試也還是別試了吧!
中子星的密度為每立方厘米8千萬到20億噸,一湯匙的中子星,質量確實可以達到10億噸。
中子星和白矮星一樣都是處於演化後期的恆星,能夠形成中子星的恆星,其質量更大,當老年恆星的質量為太陽的8~2、30倍時, 就有很有可能形成一個中子星,而質量小於8個太陽質量的就會形成白矮星,但是二者的區別不僅僅是形成它們的恆星的質量不同,它們的物質存在狀態完全是不同的。
白矮星原子結構還是完整的,但是對於中子星來說就不是這樣了,在中子星里壓力十分大,以至於電子被壓縮到原子核里,和質子中和形成中子,可以說整個中子星就是由中子組成的,中子星遂因此得名。中子星的直徑一般在幾十公里,但是質量卻比直徑140萬公里的太陽大,如果把地球壓縮成中子星的密度,那麼地球的直徑只有幾十米。
中子星密度巨大,表面引力也是大得無法想像的,其可怕程度僅次於黑洞,中子星表面的物質沒有那麼容易脫離中子星,反而是一旦有什麼物體接近中子星,只要足夠近的話,就會被中子星強大的引力吸住,最終會被撕裂變成原子束奔向中子星。如果想要中子星物質脫離中子星的話,那就只有一種辦法,那就是中子星合併,中子星合併相信我們都不陌生,兩個中子星在彼此的引力作用下越靠越近,最終碰撞激發出巨大的能量,同時發射出引力波。由於相撞時速度和質量都很大,所以拋散到宇宙中的中子星物質大多數都不會回到中子星上。
但是脫離了中子星的強引力場,中子星物質也不可能以在中子星上面的狀態存在。之前緊密結合的中子會慢慢散開,變為自由的中子,體積劇烈膨脹,這個時候還是中子但是並不穩定,大概幾十分鐘後就會發生衰變,中子會衰變為質子、電子以及反中微子(以能量的形似釋放出來)。這個過程中也會伴隨巨大的爆炸,物質量下降,同時由中子、質子和電子形成了新的物質,以氫居多,但是也會形成黃金等重金屬。所以可以說中子星物質離開了中子星會變成新的物質,成為星雲最終又凝聚成新的天體。
如此一來題目本身問的就有問題,中子星物質都闖入地球了,怎麼可能還會是原來的狀態,當然一湯匙中子星進入地球大氣層是不可能被燒完的,而且它自己就有可能爆炸,而如果在撞上上地球時並沒有衰變,直接撞過去的話地球會被撞穿撞出一個大洞,無論哪種情況,對於地球來說都是災難。一湯匙中子星質量10億噸,假如這一小塊中子星碰撞地球進入大氣層,會被燒完嗎?
大氣層不是萬能的,一般一顆幾或者幾十米直徑以上的小行星在進入大氣層後即無法完全燒完,會有隕石掉落地面,比如車裡雅賓斯克的小行星,儘管引起材質比較鬆散在30-40KM的高空解體,但仍然有不少殘骸掉落地面;如果是岩石質或者鐵質的話,那麼這個直徑的下線還可以降低!
中子星物質是迄今為止認為最為緻密的天體,比它更緻密的夸克星僅僅存在於理論中而沒有實際觀測到過,再往上就是黑洞了.....因此這種物質在經過大氣層時,當然也會留下一道耀眼的光芒,但燒掉的部分也許比重極低,99.99999%的質量都會掉落地面,簡單分析下這會有什麼後果!
一、假設中子星不衰變,因為有很多人認為中子星物質已經形成穩定物質不會衰變,那麼其巨大的質量與衝擊將直接穿透地殼進入地幔,留下一個衝擊過後的巨大通道....各位也許會很好奇,一茶匙一點點大的東西穿過怎麼會留下一個巨大的通道呢?
從子彈穿過凝膠的動圖中可以看出這並非只是子彈的直徑,會留下一個巨大的空腔結構,只是凝膠具有彈性會自恢復,但地殼卻不會,因此這個過程中首先岩漿會通過這個管道源源不斷的湧上地面!
這個巨大的質量的物質是沒有什麼結構能支撐它的,因此它會向地心掉落,但這個過程卻有些複雜,因為其產生的引力會讓其他物質附著在周圍而降低其掉落的速度,很多人認為會馬上掉落地心並且地球會因此毀滅於這個中子星的物質內!按理來說應該不會,會從內到外有一個密度逐漸減低的過程,並且會經過漫長的時間下沉到地心,而這個過程中除了撞擊能量釋放和噴涌而出的岩漿影響以及其引起的地質運動之外,應該不會有更多的表現!
瓦肯星的毀滅應該不會重現!
二、假設中子星會衰變,這個結果就比較嚴重了,有朋友論證中子星物質的衰變需要一些時間,而這個時候中子星早已穿透地殼,如果衰變的話其所有能量將在地殼中發生,我們來看看大概有多大的威力!中子星衰變約損失0.15%,那麼參與質能轉換的質量虧損約有150萬噸,太陽的每秒質量虧損約為400萬噸,約為太陽1S中釋放能量的1/3強,這個能量下地球應該是不存在了,至少也要被炸裂了!
E=MC^2=150萬噸×299792458^2=134813276810522646000000000J=1.35*10^26J
地球的引力結合能:2.45X10^32J
這個還沒超過地球的引力結合能,因此地球不會飛散,但未來重新分配質量後的地球已經是一個新的地球了!
或許比這個效果還要更嚴重一些!
先說一下什麼是中子星。
在大質量恆星核聚變到鐵的時候,由於鐵聚變反應釋放的能量小於維持聚變反應消耗的能量。這時,輻射壓就當不住萬有引力的向恆星內部擠壓的力量了。於是恆星物質向內部急劇收縮,在核心處撞在一起。這就是超新星爆發。
圖:蟹狀星雲,這是一次在1054年發生超新星
爆發後的遺迹。宋史中有記錄。在高峰時,白天都可見,夜晚成了初月亮最為明亮的星體。並持續兩年肉眼可見。超新星爆發後,會生成鐵以後的物質,並將這些物質拋入太空之中。剩下的物質質量如果大於1.44倍太陽質量,小於3倍太陽質量,就會形成中子星。小於1.44倍太陽質量會成為白矮星,大於3倍太陽質量就會成為黑洞。
圖:
脈衝星PSR B1509-58的輻射,一個快速旋轉的中子星中子星是由於物質在重力作用下將電子壓入原子核中形成的(中子簡併態)。打個不太恰當的比方:如果把整個太陽系比作一顆原子,行星就是電子,太陽就是原子核。如果形成中子星後的體積,將相當於將整個太陽系壓縮到太陽這麼大。可見中子星的密度有多麼的大。一顆典型的中子星的質量約為1.35~2.1倍太陽質量,半徑在10~20千米之間,而且是質量越大,體積就越小。
中子星的密度約為1立方厘米8千萬~20億噸之間。取個平均值10億噸吧,一湯匙大約2立方厘米,共20億噸。如果這麼重且密度如此大的物質掉入地球(地球質量為6×10∧21噸,6萬億億噸),就相當於一顆如髮絲細的鋼針直接擊中一塊泡沫。然後在地球重力作用下來回穿透地球,最終停留在地心處。由於其體積太小,對地球的影響不會太大。
以上都是假設,實際上是不會發生的。且不說如何從中子星上挖這麼一塊中子星物質,挖出來脫離中子星巨大的引力後,這塊自由中子會很快就會衰變,並釋放出巨大的能量。
圖:中子星物質衰變比這威力大多了
這是錯誤的假設: 中子星的物質是無法遊離的存在的,不管你用什麼方法,一旦中子星物質離開它極端的重力場,中子物質在量子力學規律作用下,馬上恢復成正常物質。
所以,假設一小塊中子星物質進入大氣層的假設太不現實了。
而且中子星物質由於它的壓縮比是如此之大,以致於任何中子星上的物質恢復成正常物質時,都是宇宙級別的大爆炸,據估計:一克中子星物質離開中子星重力場並恢復成普通物質時,可以相當於一顆小型核彈的爆炸威力。
中子星的特點: 中子星的物質密度極高,它就是純中子堆積在一起,由於中子沒有電荷排斥現象,因此相互可以極為緊密的結合在一起,它的密度實際上就是原子核的密度,所以你甚至可以把中子星就看成一個直徑20km的巨型原子核,一個湯匙大小的中子星物質重達10億噸以上,中子星有能力把地球上的一座山活生生的壓成乒乓球大小的純中子堆。
中子星可泯滅一切物質類別: 中子星也是由普通物質在重力作用下,自我壓縮而成,壓縮前的物質可以是元素周期表上的任何元素,以及其化合物,可以誇張的說,壓縮前的物質不管是金屬、非金屬,各類化合物,地球的的萬千諸物,糧食甚至大糞等等,到了中子星上會無差別的變成統一的中子,物質的各類屬性消失了,任何物質都轉化為同一個東西: 純粹的中子,彼此毫無區別。
中子星的中子態只能在極端重力的環境下存在: 中子星的超高密度中子態物質的存在形式是有前提條件的,必須有極高重力場持續約束中子態物質,一旦離開中子星的重力場,中子星的物質立刻膨脹,恢復成普通物質,併產生天文級的大爆炸。
所以根本不會出現題主假設的,一小塊中子星物質落在地球上的可能性,理論上的假設都沒必要。
感謝朋友邀請。在這裡簡單說一下原理,不做複雜計算。
我們都知道一顆恆星演化到生命後期,會變成緻密的天體-白矮星、中子星、黑洞。今天就主要來說中子星,當大質量恆星演化到生命末期會經過一次超新星爆炸,留下一個星核。當這個星核的質量超過1.4倍太陽質量(錢德拉塞卡極限)小於3.2倍太陽質量(奧本海默極限),就會凝聚收縮成中子星。
中子星的密度為每立方厘米8×10的13次方克至2×10的15次方克之間。相當於每立方厘8千萬到20億噸。所以說一湯勺中子星10億噸沒有太大出入。
如果我們只考慮這一勺中子星和地球之間的相互吸引關係,那麼這一勺中子星或不斷的往複穿過地球,並最終停留在地球中心。
但實際上這一湯勺中子星,當脫離了中子星自身的巨大引力塌陷作用後,靠什麼保持著這種緻密的狀態哪?它可能根本不會穿過大氣層燃燒,而是直接爆炸摧毀地球、甚至太陽系。如果沒有了巨大的引力作用,這一湯勺中子星將不能繼續保持中子態,中子會衰變成質子,同時釋放出一個電子和一個反電子中微子。
在這個衰變過程中會發生質量損失,雖然損失很小,但是拿出愛因斯坦的質能方程算一下,有光速的加入。這就相當於原子彈爆炸,並且是數千億顆原子彈共同爆炸。一切將灰飛煙滅了。
圖片皆來自網路侵刪。這裡是科學黑洞,感興趣的點波關注吧!
10億噸的中子星,恐龍滅絕的小行星也才十公里,就按長、寬、高都是10km,那麼這個小行星的重量也就10000*10000*10000*3=3*10^12kg,約3十億噸。而10億噸的中子星,就相當於1/3億個這樣的小行星。如果一座大山直徑1000米,高1000米,按照圓錐形計算,根據公式:m=vp=1/3*π*r2*h*3=3.14÷3*500*500*1000*3=7.9*10^9kg,即7.9億千克。那麼這個中子星就是它的重量的10000/7.9=1265個,可見質量之大。
這麼重的東西,如果從外太空直接來到地球,對地球來說簡直是災難。暫且不考慮中子衰變的問題,單單如此多的物質,而且體積這麼小,完全不可能在大氣層中燃燒完,僅僅燃燒些皮毛然後就一頭撞擊進入地球了。由於質量太大,密度太高,中子星會擊穿地球。然後再地球引力作用下再從另外一頭回來,來來回回。
當然,這僅僅是沒考慮中子衰變問題。自由的中子是很不穩定的,大約10分鐘後就會衰變為一個質子、一個電子和一個反中微子。中子星上面的中子就是恆星巨大的引力壓垮原子,野蠻地把電子壓進原子核然後結合質子形成的。所以,一旦這勺中子星來到地球,由於沒有巨大壓力維持其中子簡併狀態,它們會在10分鐘後開啟劇烈衰變模式,造成像核彈爆炸一樣的效果。所以,10億噸的核彈爆炸,我想地球都可能給炸爛了吧!
所以說,一鑰匙中子星來到地球,絕對不是什麼好事,人類就此結束吧。
首先可以肯定10億噸物質燒不完的,這是很明確的答覆。不過要是中子星就不一定了。先別噴我,我不知到那些說把地球撞沒的,毀滅的是從何說起?說對對地球而言是恐怖的災難到無可厚非。這裡沒涉及速度和動量是多少,怎麼可能會毀滅地球。
要我說,或許,它真落不到地球上。就算它落到地球上,也不可能毀滅了地球。
6500萬年前那顆直徑10千米的小行星也沒把地球毀滅。只是造成包括恐龍在內的80%物種滅絕,其質量是估算為1500億噸,撞擊產生的能量高達100萬億噸TNT當量。推測當時造成全球里氏10及的地震。爆炸產生的海浪高達5公里,同時造成地球幾個月的的漫天酸性粉塵遮蔽天空。科學家們在中美洲猶加墩半島的地層中找到了這個大坑。據推算,這個坑的直徑在180~300公里之間。
當一湯勺大的物質離開中子星後進入大氣層後,首先會與大氣劇烈摩擦,而在沒了中子星巨大壓力的情況下會這小塊物質絕對不會穩定,它會極速膨脹。在這種極速膨脹和大氣摩擦雙重作用下會釋放巨大能量,使之爆炸分解。其釋放的亮度絕對會淹沒太陽光芒。爆炸威力有多大不清楚,不過可以肯定會使大氣造成巨大空洞。至於其它小編也無從回答,裡面還涉及一些比如說中子半衰期的現象。到底對地球會有多大影響不得而知,但我覺得總比落地面好。
肯定不能燒完的,足夠毀滅全球,能不能撞爆地球就難說了。現實中不會有那麼輕的中子星,假設以某種方式可以實現存在這樣的中子星,那就可以參考子彈的空腔效應了。
雖然中子星的體積小,以體積來說受到大氣層的阻力會小,但其密度太大了,對其它物質的引力超大,這樣會造成阻力極大。又因為質量的問題,其和地球之間的引力也很大的,所以中子星進入地球大氣層時速度肯定很快,巨大的加速度和越來越大的阻力,不僅會劇烈發光發熱,還會有附帶衝擊波和自爆的危險。
一個幾百噸的彗星正面撞擊地球,都可以造成絕大多數生物滅絕,換個10億噸的正面撞擊地球,真怕把地球都弄爆了啊。不過,要相信地球的大哥們會保護好地球的,木星和土星可是吸引了很多彗星去撞擊它們,一定程度上也保護了地球。
根據最新物質粒子理論`物質的裂變,聚合,發熱,化合,燃燒,壓力,摩擦,電磁,光合,引合,等等。主要歸為三類,即電磁,光譜,引力。電磁是電子,及正電子複合體質子,它們是以運動的電磁互感向空間傳播,可攜紅外(光)能。光譜(可見光)是一種可攜能的波動振子單元,來源於物質運動變化釋放。引力是質星的架構與核心,是中性的波動高能振子,存在於紫外線,宇宙射線,並是暗物質的主要成分,暗物質幾乎近直線,比可見光波短,頻高,能大,起始可以窮透星宇,並湮滅。就因其此特性,人類至今乃無法實實在在捕獲到實驗證椐。其實在人類的生產實踐中,物質虧損,湮滅的變化中,一定能存在暗物質的產生,只不過沒更先進的儀器在極限瞬間捕捉到而矣。
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