【原】什么因素決定天體性質(zhì)？太陽、木星地球壓到3CM，固態(tài)還是氣態(tài)？

星辰大海種花家 2019-08-09

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如果把太陽、木星和地球縮小為直徑3厘米的球體，那摸起來是固態(tài)還是氣態(tài)？

太陽是一顆G型光譜的黃矮星，木星是一顆巨型氣態(tài)行星，而地球則是迄今為止宇宙中唯一的生命星球，假如將它們都壓縮成3厘米直徑的球體，會變成什么樣呢？

一、什么特性決定了天體的性質(zhì)？

上述三個天體：太陽、木星與地球，包含了天體誕生時候的三個主要發(fā)展可能，太陽是恒星，木星是氣態(tài)行星，而地球則是巖石質(zhì)行星，那么是天體的什么特性決定了天體的未來的發(fā)展方向呢？

質(zhì)量是決定天體性質(zhì)的唯一標準

無論是恒星還是氣態(tài)行星或者巖石質(zhì)行星，其誕生時無一例外都是巖石質(zhì)天體，但在其發(fā)展過程中有幾個階段：

1、巖石質(zhì)天體階段

這個階段三種天體的起點，因為天體的發(fā)展需要一個質(zhì)心！在太空微重力條件下，一顆小行星天體即可成為某個天體的核心，只要星際物質(zhì)比如其他小行星等密度夠高，那么這個天體就會逐漸成長，慢慢成長為一顆行星！

行星的標準：能夠清理自身軌道，冥王星不行附近的柯伊伯帶，它無法自行清理，因此它被剔除出了行星行列！

為什么土星的光環(huán)中小行星密度那么高，不能形成行星？因為這個位置在土星的洛希極限內(nèi)，天體會被土星的潮汐引力撕碎，最終慢慢掉入土星，土星光環(huán)可能會在數(shù)億年-十億年后消失！

2、氣態(tài)行星階段

當(dāng)巖石質(zhì)天體的質(zhì)量增加方式有幾種，主要方式有引力捕獲與碰撞，前者需要質(zhì)量扭曲的梯度空間來背書，而后者不需要，因此巖石質(zhì)天體的門檻是很低的！但氣態(tài)行星只有一條路，引力捕獲氣體，這需要天體的質(zhì)量增加到一定程度以上！

上圖是氫分子與氧分子在27℃時的平均運動速度，大家肯定會發(fā)現(xiàn)這速度遠小于地球的逃逸速度11.2KM/S，它們會留在地球上？氫分子不會，而氧分子會，因為密度比較小的氫分子會達到大氣高層，在陽光和高能粒子的轟擊下，很輕松就會脫離地球引力的舒服而逃逸，但氧分子相對密度比較大，留在大氣低層，非常不容易被轟擊逃離！

但當(dāng)行星質(zhì)量產(chǎn)生的逃逸速度遠超氫分子的熱運動逃逸速度后，這些氣體就老老實實的呆在行星表面了，而此時大量增加的物質(zhì)與氣體又會賦予行星更大的逃逸速度，未來的走向就是氣態(tài)行星！因為誕生恒星系的氣體云中氫元素豐度比任何一種元素都要高！

3、恒星階段

隨著行星質(zhì)量的增加，其內(nèi)核的引力坍縮能加熱機制會讓內(nèi)核溫度急劇升高，當(dāng)達到氫元素聚變所需要的溫度與壓力時，恒星即開始誕生！

從三種氣體的形成過程來看，氣態(tài)行星是一個關(guān)鍵的過渡階段，如果此時有足夠的星云物質(zhì)，那么木星也許有可能成長為太陽系中第二顆恒星，也許會太陽形成伴星，但此時行星會受到兩顆太陽光的輻射，也許很難誕生生命！

二、決定天體性質(zhì)的另一個要素：密度

很多恒星的質(zhì)量都遠超黑洞，為什么它們沒有坍縮為黑洞？因為在內(nèi)核聚變處存在向外的輻射壓，這個輻射壓是平衡恒星的關(guān)鍵要素，如果一顆恒星超過愛丁頓極限，那么其輻射壓超強，超強的恒星風(fēng)會導(dǎo)致恒星物質(zhì)大量流失！但如果恒星失去輻射壓，那么內(nèi)核將在沒有輻射壓支撐的條件下坍縮為白矮星、中子星甚至黑洞，而三者的唯一標準仍然是質(zhì)量！

為什么還說決定天體的另一個要素是密度？因為我們要討論的問題是將三個天體壓縮為3CM直徑的小球球時它們的特性，此時就需要密度來形容他們的特性，因為這些天體除了太陽外都不能自行坍縮！

1、以太陽的標準只能坍縮到白矮星，但很明顯3CM遠小于太陽白矮星的直徑，那么它夠標準黑洞嗎？