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一个行星要在什么情况下内核会停止,怎样才能再次活动起来?

【JamieShi的回答(72票)】:

跟我的方向有点远,说点我自己粗浅的认识吧,认知有误的地方欢迎指正。

题主的问题描述里面其实是两件不同的事情。

1. 星体内部地质活动

一个星体(就说行星矮行星和比较大的卫星吧,太阳我不懂,小行星太小了基本都是死的)的内部地质活动(火山地震板块运动等等)主要是因为有内部热量,地热主要来源于星体形成早期的外部撞击(的动能和重力势能)还有内部的放射性物质衰减,当然热量也在耗散,星体渐渐冷了就死掉了,一般我们判断一个星体是不是死掉了主要是通过卫星影像来观察星体表面是否有近期的比较剧烈的火山地震板块运动留下的痕迹。当然潮汐加热也是有的,这点其他答案也有说到,我再补两张木卫一和木卫二的图。

2. 如何让星体重新活跃起来

放射性物质衰减当然是越来越少,所以想让星体重新活跃起来估计只能指望太阳系内再次发生大规模的撞击事件了,不过火星要是被撞活了。。。那地球,哦不,地球上的高等生命估计就得被折腾死了。。。潮汐加热主要在木星的卫星上比较明显,因为虽然人家轨道离心率不大,但木星的相对质量逆天啊,对火星现在的轨道情况,想要有那么大的潮汐力,估计得受到巨大的撞击变成大偏心率轨道之后才行吧。

3.内核运动和自发磁场

一个天体如果有自发磁场,那么这个磁场可以一定程度上保护该星体免受太阳风等作用的侵蚀,最典型的例子就是地球和火星,因为后者没有磁场保护,所以就成了今天这种荒凉的样子(当然,还有其他很多原因综合作用)。还有一个例子是木卫三,木卫三的自发磁场保护了它的赤道区域,而极区受到各种等离子体的直接侵蚀,这种不同程度的侵蚀在木卫三表面南北纬40度留下了明显的分界。

自发磁场的形成原因有很多,可能是由于运动的熔融的金属核(注意两个要素,首先是熔融,然后是移动),这是比较典型的发电机理论:一般较大的天体(最起码直径1000km吧)早期的内热使星体温度升高(2000℃以上),这个温度可以熔融较重的元素(比如铁和镍),重的元素向地表下沉,相对的轻的元素就“浮”上来,形成从内到外密度逐渐变小的“核幔壳”分层结构,这就是行星的分化,熔融的金属核定向移动产生了感应磁场。所以如果一个星体冷透了,那么熔融的金属核凝固了就不用管动不动了。。。也可能是其他原因,比如木卫三的磁场很大原因是它地表以下的液态海洋,但目前依然认为木卫三有熔融的金属外核,因为仅仅电解质成分的液态海洋不足以提供这么大的自发磁场。(加粗一下,写的这么明明白白居然有人看不到,哭给你们看!关于木卫三地表下的液态海洋以及内部结构更详细的可以参考我之前另一个回答 如何看待 NASA 证实太阳系最大卫星木卫三确有海洋这篇报道? - haibaraemily 的回答)

4. 总结

总之一个星体死不死主要是跟它内部还有没有足够的热有关,跟内核动不动没有直接联系,内核动不动和能不能形成自发磁场也没有必然联系。有没有火山地震板块运动等地质活动和有没有移动的液核一定程度上都是内热程度的反映。问题描述里面这三点没有必然联系

蹲在投币洗衣机旁边等衣服好无聊。。。

好了我的衣服洗好了~

【直到长出青苔的回答(155票)】:

星体本来就没生命。我理解,你说“死”是指内核完全凝固,没有火山喷发、表层漂移等地质活动。

比如说,地球就是一个“活着”的星球,因为内核还在产生热量,把自己融化成一团流体。带正电的地核和带负电的地幔之间存在相对运动,产生了包裹地球的磁场。流体时不时会通过对流释放热量,把一股“热柱”推向地面。比较稳定的热柱推动了大陆漂移,不那么稳定的就是火山爆发。从外表看起来,地球是非常有“活力”的。

从地核升起的地幔热柱

地幔热柱制造地质运动

金星也可能是一个“活动”的星球,因为探测器似乎发现了“最近”几十万年还喷发的熔岩痕迹,估计金星内部有一个可以和地球相比的内核,喷发出的温室气体把金星包裹在一层厚厚的硫酸云雾之中。相比之下,月球总体上已经凝固,即便可能还有一个熔融状态的内核,也不会很大(直径以百公里计,可以用一个比较大的地级市裹起来)。所以月面环形山都是陨石撞击的结果,没有内部喷发的熔岩,也没有漂移的地块。火星也一样。

金星、地球、以及过去的火星、月球之所以有高温内核,原因在于这些星球都是重元素凝聚而成的。重元素缓慢地衰变,会放出热量。而星球大到一定程度,表面积相对体积就“太小”了(体积和直径的三次方成正比,表面积和直径的平方成正比),散热效率下降。这时内核就会通过对流活动向表面释放能量(地质运动),同时加热整个星球,把整个星球的散热效率提高到和放射性元素发热的效率相当(地球表面平均以61毫瓦/平方米的能量密度向宇宙释放内能)。过上几十亿年,放射性元素的内能释放差不多,自外而内地凝固,残余能量再也无法引发地质活动,一般来说这个星球就“死”了,当然生命不一定要给星球陪葬、

现在你问如何“重启”死去的星球……

从原理上说近乎不可能。因为放射性元素没了就是没了,不可能打个深井再向地下“注射”足够的热量。但如果我们只追求面子工程,看到地质活动就算星球“活了”,那还是有一种能量可以透过表层输入到星球内部——潮汐力。

所谓潮汐力,就是变化的引力。引力虽然微弱,但乘以星球的巨大质量就不一样了。两个星球互相吸引,互相绕行(围绕共同质心),就是被无形的引力牵在一起,而引力是和距离相关的。地球距离月球有38万公里,自身直径也上万公里。面对月球一侧的一吨石头受到的月球引力,和背对月球一侧的一吨石头受到的月球引力并不一致。而地球并不是一个刚体,各个位置受到的引力不一致,一定会产生变形。

如果月球永远停在天空中同一位置,这个变形是永久性的。但地球在自转,每过12小时左右,原来面对月球的一面就会变成背对月球。月球也在公转,每一个月左右就要绕地球跑一圈。所以地球被潮汐力“捏”的位置每时每刻都不一样。反映在表面的液体薄层上,就是全球性的潮汐,弹性岩石圈也会因此产生类似的变形。

注意岩石圈也会和海水一样变形:

但是,既然两个星球相互绕行,作用力就是相互的。弱小的月球都能在地球上引发如此之大的潮汐变形,地球“伸出”同样的“潮汐之手”去捏月球,月球的反应可比地球强烈多了。

NASA:发现月球上的断崖与地球潮汐力有关

美国宇航局科学家对月球勘测轨道飞行器(LRO)数据进行分析时发现,这些数据来自2010年,当时科学家发现月球图像上出现了14个叶状断崖,推测其形成原因来自月球内部热源的冷却和收缩,迫使外壳出现了裂缝。

科学家认为如果月球上断崖形成唯一的影响因素来自月球内部,那么断崖的方向应该是呈现随机分布,在各个方向上的紧缩力量是均等的。但是月球勘测轨道飞行器照相机图像所呈现的断崖并非如此排布,没有随机的方向性。

科学家将注意力转移到地球引力上,由于地球潮汐力对整个月球表面的作用不同,因此在月球近地点和远地点附近可出现最强烈的断崖格局。调查结果也认为许多断崖分布为南北向,在月球极地和高纬度地区较低。结合潮汐模型后,科学家认为月球上的断崖来自地球的潮汐力影响,月球勘测轨道飞行器项目科学家约翰-凯勒认为,地球上的潮汐效应对月球影响最大,当月球处于远地点时,潮汐效应可形成较为明显的断崖。

月震之谜:阿波罗数据揭示月球表面200多次震动

月震有4种类型,第一种是深层月震,发生在表面以下约700公里,科学家认为是由于地球和太阳的潮汐重力而产生。第二种是陨石撞击月球表面引起的振动。第三种是热量月震。在度过两周时间的月球黑夜(以及极低的温度)之后,阳光的重新照射会使月球脆弱的外壳出现膨胀,并最终发生爆裂。最后一种是浅层月震,发生在表面以下约20到30公里处。

总之,对于小星体来说,反复被其他大型星体的引力“揉搓”,内部就会出现频繁地变形和摩擦。月球虽然已经被潮汐锁定,只有一面对着地球,但轨道依然是个椭圆形,最远和最近有5万公里的差别。这个变化足以让月球内部出现频繁月震。

被反复揉搓的卫星(当然不会拉长到这个地步)

如果换成更大的外部星体(比如木星),以更复杂的轨道来“捏”,星体极端情况下可能会被扯碎(请搜索“洛希极限”)。但在毫无影响和被彻底扯碎之间还有很多种可能,如果潮汐力不大不小,星体完全可能会摩擦生热导致内核融化,制造表层的地质运动。这应该也算一种“活过来”的方式吧。

实际上,如果把大型卫星考虑进来,太阳系中因为潮汐力而“活跃”的星体可能比因为放射性元素而活跃的星体更多。因为岩质行星就那么几个,而木星和土星这两个潮汐力巨大的超级行星却拥有几十个卫星。

比如说木卫一、木卫二、土卫二、土卫六。这几个卫星要么太小,很难靠放射性元素把自己“烧热”;要么干脆就是轻元素构成,没有多少重元素可供衰变放热(聚变就更不可能了,木星都做不到)。但根据近年的观测,这四个卫星都拥有一定程度的地质活动,比如火山喷发和板块碰撞:

木卫二表面构造运动制造的裂痕:

木卫二表面的喷泉(火山)

木卫一相隔8年的照片。火山喷发改变了地貌:

新视野号拍摄的木卫一火山喷发视频截图:

土卫六南极火山:

惠更斯号登陆土卫六之后拍摄的地表:

土卫二表面的喷发:

土星和木星都是巨行星,所以能向卫星输送足够的潮汐力。同时各自拥有几十颗卫星(木星70个,土星30个,还在增加),这些卫星之间的位置不断变动,也会产生巨大的潮汐力,彼此“捏”来“捏”

去,导致星体内部融化,至少也形成一个很大的地下海洋(岩浆池,只是由轻元素构成),制造表面地质活动。从这个角度说,潮汐力让这些星体“活”了。目前寻找太阳系内的其他有生命星球,重点就是这几个超级卫星。如果一个内核已经凝固的星球轨道出现变化,进入巨型星体的周边被潮汐力加热,那么“死去”的星核也可以“重启”。

当然,世界上没有免费的午餐,潮汐力制造的热量,归根结底是星体相互运动的动能。这些星体上的每一轮喷发都意味着新的动能损失。再过几亿年,很多卫星就会因此坠落到行星上,或是相互潮汐锁定,不再有明显的潮汐变化(也可能被撕碎)。但无论如何,对于已经凝固的星体来说,支取动能变成内部热能,可能是“重启”内核的唯一办法。希望生存在这些液态环境下的生命抓紧时间,在星体重新凝固之前掌握到表面生存的能力,和地球人“接个头”。

补充:

之所以我们在日常用品中感受不到潮汐力制造的摩擦,一方面是因为日常尺寸的物体太小, 潮汐力微弱;另一方面也是因为日常尺寸的物体表面积相对“太大”,迅速散失了潮汐力在内部制造的热能。正如前面的讨论,物体的尺寸越大,散热就越慢,我们不能通过日常物体的尺寸去想象天文数字代表的物体大小,就没法理解星球级别的散热速度。

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【华菜士的回答(1票)】:

内核转动的结果是产生磁场,火山喷发和板块运动相关,两者没什么关系,一个内部,一个外壳。

至于停不停,那既要考虑行星的奋斗,也要考虑太阳的行程。

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