一汤匙中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?

2022-08-09
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中子星看到这个问题,不得不说地球真是多灾多难啊,现在又要接受中子星的考验了。

不过在思考这个问题之前,我们首先要明白什么是中子星物质。

第一个问题:中子星物质是什么?

有什么特点?

中子星是大质量恒星坍缩形成的一种极端天体,密度仅次于黑洞。

其内部的物质的原子结构已经被改变,以中子简并态的形式而存在。

在正常情况下,物质原子之间存在相互的引力和斥力,用以保持物质的形态,是这些物质的原子不至于太过接近也不能太过远离。

但是当一个物质的体积越来越大,所产生的的万有引力大过原子间产生的斥力的时候,就会把物质进行压缩,从而产生核聚变反应,这就是恒星的原理。

恒星之所以能够保持稳定,主要是内部核聚变向外产生的巨大辐射压抵消了恒星向内产生的引力。

但是到了恒星的晚年,由于用于核聚变反应的物质越来越少,已经不足以对抗引力,恒星内部产生的巨大引力就会开始把物质的原子进行压缩。

当压缩到一定程度,物质的外层原子结构被破坏,外层电子被压缩到极低的轨道的时候,就成为了电子简并态物质,也就是说此时物质靠电子简并压力对抗引力。

但是随着引力进一步加大,在恒星质量超过钱德拉塞卡极限,也就是1.44个太阳质量时,电子简并压也对抗不了引力,电子就会被彻底压入原子核,和质子结合变成中子,产生中子简并压对抗引力,此时就形成了所谓的中子星,物质称为中子简并态。

目前认为这是物质对抗引力的最后一道关卡,一旦连中子简并压也不足以对抗引力,那么物质就会无限坍缩,最终形成黑洞。

中子星那么中子星物质有什么特点呢?

一个最直接的特点就是质量大得惊人,已经超出了我们所能想象的区间。

按照科学家的估计,每立方厘米中子星物质的质量可达10亿吨左右。

如果这一汤勺中子星物质的体积为3立方厘米,那么这一汤勺中子星物质的总质量就是30亿吨。

那么30亿吨是个什么概念呢?

如果按照地球的密度(5507.85 kg/m³)计算,30亿吨大约相当于6亿立方米,0.6立方千米,也就是一座长宽高都是800多米的小山大小。

第二个问题:一汤勺中子星质量10亿吨,假如这一小块中子星碰撞地球进入大气层,会被烧完吗?

可以肯定地说,如果真有一个质量接近30亿吨,体积又只有2-3立方厘米的的中子简并态物质进入大气层,一定不会烧完,因为整个物质量在那里摆着呢,你见哪一个质量接近10亿吨的小行星进入地球大气层会被烧完?

但这个问题真正复杂的地方在于,如果我们真能从中子星无比坚硬的表面,抠出这么一汤勺物质,并且能够使用某种力量让它在失去引力束缚的情况下,保持自身的体积进入大气层,一旦释放究竟会发生什么?

按照正常理解,中子简并态物质一旦失去中子星强大的引力束缚,自身体积会爆炸性的增大,直至增大到正常的体积。

但因为我们从来没有经历过这样的事情,所以也并不能绝对肯定究竟会发生什么?

已经被破坏原子结构的物质还能不能恢复到之前,是一个问号。

但有一点可以肯定,那就是这座2-3立方厘米的中子简并态物质在进入大气层的一刻,首先会因为强大的引力迅速把周围的空气吸到自己的身边,继而受地球引力的影响,携带着巨大的能量冲向地球和地球相撞。

彗星撞地球,提到天外物体撞击,大家最熟悉的莫过于6500万年前毁灭恐龙的那颗小行星,按照科学家的推测这个小行星的直径约为10千米左右,那么比这颗小行星质量小10倍的中子星物质(统一按照地球密度计算),其毁伤能力是不是也是毁灭恐龙的小行星的10分之1呢?

其实也不能这么认为,因为毁灭恐龙的小行星因为公转自身携带一定的动能,所以速度很快。

而中子星物质因为不具初始的动能,即使在一瞬间体积膨胀到正常物质大小,对地球所产生的的毁伤程度会大大降低。

有兴趣的朋友可以计算一下,应该不会超过一个大号氢弹的毁伤力度。

如果这30亿吨中子简并态物质的体积保持不变,则对地球造成的影响会更小,正常情况应该会像子弹一样在地面打出一个窟窿,因为自身密度极大,会直冲地心,不会对地面产生什么大的影响,甚至不会引起什么的关注,只把它看成一个长长的流星罢了。

还有一个值得注意的问题是,中子星一般温度都极高,旋转极快,会向外发出强力辐射,约是太阳的100万倍,如果只是一小块中子星物质还会不会有这样的威力,我们还很难想象,毕竟无法去做实验。

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小草

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