一颗中子星能否穿透整个地球?

时间:2023-12-10 11:29:02

在宇宙中有一种体积很小,但质量和密度非常惊人的星体,它就是中子星。中子星是恒星演化到末期,经由重力崩溃发生超新星爆炸之后,可能成为的少数终点之一,是质量没有达到可以形成黑洞的恒星在寿命终结时坍缩形成的一种介于白矮星和黑洞之间的星体。并不是每一种恒星在走向衰亡之后都可以变成中子星,按照科学家的计算,成为中子星必须有一个硬性的门槛,那就是当老年恒星的质量约为太阳质量的8~30倍时,它才有可能最后变为一颗中子星,而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。

中子星是一个真正意义上的“怪物”,它的密度比人类在地球上所接触到的任何东西都要大得多,理论上每立方厘米大小的中子星,重量高达10亿吨,这样惊人的压力已经将围绕原子转动的电子给压入原子核中,并同内部的质子中和为中子。尽管这些专业术语让人有些难以理解,不过可以以地球来做对比,如果地球具备这样的密度,那么整个地球将会缩成直径只有22米的小球。

一颗中子星能否穿透整个地球?

科学家们于是提出了一个惊人的问题,当一颗中子星上子弹那么大的物质落在地球上时,会不会依靠强大的密度和质量穿透地球?针对这种猜测,科学家们提出了几种不同的看法:

第一种看法是,中子星将会以极快的速度下降,在自身重力以及地心引力的作用下,这颗超级子弹会像旋风一样直插地底,不断地挤向地心。在这个过程中,中子星的冲击波会引发地面振动,而且地球表面会因为这股强大的力量而留下一个大坑,不过入口处却早已不知所终。

在质量如同一颗几十亿吨重行星的中子星子弹面前,地球的地壳很快会被穿透,接下来中子星会强势下降,挤压和汽化阻挡在它前方的地幔。接下来它会迅速砸向地心,然后穿过地心跑到地球的另一面,在地心强大的引力和阻力作用下,速度会降为零,之后在引力作用下再次会向下落向地心,穿过地球之后再返回。如此穿梭于地球之间,将地球多次刺穿,到最后因为阻力停留在地球的中心,这颗子弹大小的中子星会慢慢停下来,这个时候它会停留在地幔的某个地方,并且慢慢膨胀成为地球的一部分。

第二种看法是,中子星的撞击会造成地球的大爆炸,在科学家看来,第一种看法考虑了中子星不会发生变化这一前提条件,但事实上,在地球这样的环境下,中子星所受到的压力根本不足以支撑中子星物质的原有状态(中子星上强大的压力会迫使电子和部分质子复合转化成为中子,中子则与质子保持平衡)。通常来说,只有环境压力达到1.4倍太阳核心的压力,才能维持中子星的状态稳定,而地球在这一方面显然不具备条件。

持这种观点的人认为,中子星的引力非常强大,当它靠近地球时,首先会将地球上的大气和水全部吸走,而当它撞击地球时,则会引发超高温现象,这样的撞击和高温会导致地球随时可能发生爆炸,甚至一次性毁灭整个地球。不仅如此,随着中子星物质状态变化,它的体积会迅速发生爆炸性膨胀,并且释放巨大的能量。大约在15分钟后,它会发生中子分解层面的核爆,而这个核爆的能量比它第一次因为失去压力而爆炸的能量大得多。科学家做了精确的计算,即便是1立方厘米的中子星物质只有1亿吨重,其落在地球上产生的核爆也会达到3亿颗原子弹爆炸的能量,而这对任何生物来说,都是毁灭性的。

按照科学家的演算,将中子星物质搬上地球的想法仅仅想想都可怕,而幸运的是,在中子星强大的压力和引力下,中子星物质不会轻易逃脱并分离出去,而目前发现的所有的中子星都离地球非常遥远。