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如果在木星上引爆一顆氫彈,能讓木星變成第二個太陽嗎?

關于兩個太陽的描述,比較早的有《2010,威震太陽神》,說的是一塊太古石碑產生的引力坍縮讓木星核心達到了足以點燃氫元素的溫度,因此木星成為了太陽系中第二個太陽!《星球大戰》中天行者盧克的故鄉塔圖因星球也有兩個太陽!

雙子日落非常美麗,當然對于現實中就有一顆氣態行星的太陽系也是誘惑非常!那么從理論上來說我們可以用一顆氫彈的爆炸來點燃木星嗎?我們來簡單討論下。

一、恒星燃燒的秘密 

其實在討論氫彈能否點燃木星之前,得先來了解下原子彈和氫彈的區別,以及恒星燃燒是又是哪一種方式!

上圖鈾原子彈核裝藥U235(鈾235)鏈式反應原理,一個熱中子撞擊U235原子核后裂變成Ba56和Kr36,請注意分裂后兩者的質子數56+36=92并沒有改變,但中子數144+89=233,跟235相比是不是少了2個?因此這多余的中子又會跑出來撞擊下一個U235原子核,繼續這一過程,不斷循環直到所有的U235原子核被撞擊分裂!在這個問題中唯一的關鍵是U235塊足夠大,因為原子核非常小,中子在飛出鈾塊前能保證能撞到下一個原子核的質量就是臨界質量!因此理論上看,鏈式反應一旦開始,將是一個不可逆的狀態,除非有物質可以吸收熱中子,而核反應堆中就是用這種方式來控制裂變速度!

上圖是氫彈中氚氘聚變反應的過程,兩個中子一個質子的氚和一個中子一個質子的氘結合成兩個中子兩個質子的氦核,釋放出一個多余的中子,并且在結合的同時還釋放出大量的能量!

各位是不是有發現無論是裂變還是聚變,總的中子數和質子數都沒有改變,那么巨大的能量從何而來?那是因為組成新的原子核的核子總質量減少了,這個質量減少來自于組成核子的夸克間作用力的改變!

那么恒星里面是怎么燃燒的呢?

上圖是太陽核心質子與質子反應示意圖,跟氫彈中的氚氘反應不一樣的是太陽核心首先得將兩個氫原子氕(只有一個質子)聚變成一個質子一個中子的氘,然后再由氘與另一個氕聚變成氦三(月球上的氦三都來自于太陽),當然還有一種可能是兩個氦三聚變成穩定的氦四.......

氫的三種同位素,宇宙中絕大部分都是氕,只有極少量的氘,自然界中氚則極其微量!一般氫彈中的氚是由中子轟擊鋰產生!

二、氫彈爆炸能點燃木星嗎?

上文我們已經了解了原子彈、氫彈以及恒星內核聚變的過程,假如木星是一塊超級U235材料組成的話,那么很明顯無論是原子彈還是氫彈都能很方便的引爆木星!但木星是一個氣態行星,它由75%的氫和25%的氦組成,當然它的還有一個巖石質內核,只是按比例算起來極小罷了!假如要讓木星燃燒起來的話,必須要讓氫元素聚變,并且必須從最早的氕聚成氘開始!

但有一個很好玩的事實必須要提醒一下,要從氕聚變成氘,一個質子必須吸收巨大的能量再釋放出一個e+和一個中微子成為中子,這個過程非常緩慢,平均時間高達109年!

氫彈從引爆到徹底反應完成的整個過程也不過秒級,109年的時間不是要了氫彈的親命嘛!

當然還有一條路,就是氘聚變,這個要求與氕-氕聚變相比相對較低

氘核有一個中子與一個質子,攜帶的電荷比較少,兩個氘核結合時庫侖斥力比較小,聚變需求的能量相對比較低,平均結合能只需要1.11MeV。氘核只要在持續一億度高溫下即可持續聚變:

D+D→H+T+4MeV D+D→n+3He+3.3MeV

也可以用鈾235或者钚239的原子彈來作為扳機引爆!但這在面對木星中的氘元素聚變時依然困難重重!

1、氘在氫中的含量只有.02%,也就是萬分之二!

2、氘的聚變反應并不能鏈式反應,需要在反應時候持續保持高溫高壓!

簡單的說就是必須一直保持這個高溫與高壓環境,因此氫彈的設計要求就是想盡一切辦法讓這個超高溫超高壓保持足夠久一點,以便有足夠時間讓更多氘參與聚變!

因此從這一點來看,似乎就像某種阻燃材料,你用打火機點燃,那么它還是可以燃燒的,但一旦撤走火源就立即熄滅,所有要點燃木星,這困難可不是一般的大!

宇宙的恒星又是怎么點燃的?

引力坍縮是點燃恒星核聚變的唯一道路,從理論上來看,只需要不斷加大天體的質量,那么它有一天即可達到氘-氘聚變的標準,對于木星來說,大約就是本身13倍的質量,當然木星已經沒有機會了,因為木星是整個太陽系其他行星總質量的2.5倍!但這只是達到了一顆褐矮星的標準!而要達到恒星的門檻-紅矮星標準則至少需要80-100倍木星的質量!

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