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木星只是因为它是太阳系中最大的行星而被频频撞击吗?

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-07-30

木星撞击留下了巨大的伤疤,在可见光下可以看到很大的黑点,但在红外线下可以看到亮点

2019年8月7日拍摄的木星图片显示,木星南半球有明亮的白色瞬态闪光,这是自1994年舒梅克-列维9号彗星撞击太阳系最大行星以来的第七次撞击

地球和木星的体积对比。

从横截面积来看,木星的横截面积是地球的125倍,这将导致小行星和彗星撞击火星的几率是地球的125倍,但实际频率要高得多

木星正在吞噬其最大的卫星木卫三。

与太阳系中所有其他行星不同的是,木星具有如此巨大的引力,以至于经过它附近的小行星和彗星都很可能被它的引力势阱所吸引,并与我们太阳系中最大的气体巨星相撞

2013年2月,流星击中了俄罗斯车里雅宾斯克市,这是自1908年发生通古斯卡事件以来地球上发生的最大规模、最猛烈的天体撞击事件

据网易科技:对于地球上的人类来说,最可怕的末日景象之一可能就是地球被快速移动的巨大彗星或小行星撞击。

这样的天体会以巨大的力量撞击地球,以至于造成毁灭性的灾难,就像2013年的车里雅宾斯克事件或1908年的通古斯事件那样,可能会造成数百万人死亡,并造成数十亿美元的财产损失。

更大天体对地球撞击产生的影响可能更大,比如大约6500万年前造成恐龙灭绝的那次。

尽管如此,地球所经历的撞击依然无法与木星相提并论,后者是太阳系中受天体撞击次数最高、受影响也最大的天体。

那么,为何木星会成为频繁撞击的 靶子 ,这是因为其质量太大的缘故吗?毕竟,木星的质量相当于太阳系中所有剩余行星、卫星、小行星、柯伊伯带和奥尔特云的总和。

换句话说,木星只是因为它是太阳系中最大的目标而被频频撞击吗?

撞击木星事件层出不穷

2016年3月17日,两名业余天文学家格利特 科恩鲍尔(Gerrit Kernbauer)和约翰 麦克隆(John Mckeon)碰巧在观测木星并记录成像数据时,发现这颗气态巨星的边缘出现过一道令人惊讶的闪光,而唯一能产生这种闪光的原因就是发生了撞击事件。

尽管闪光比其他现象更容易受到关注,比如最近对月球的撞击,但木星不仅比其他行星受到的撞击次数更多,而且比太阳系中任何已知天体受到的高能撞击也更多。

1994年6月,苏梅克-列维9号彗星(Shoemaker-Levy 9)解体并与木星相撞,得益于对引力的理解,科学家们提前1年就已经预测到该事件。

尽管这些碎片与木星的碰撞持续了6天,但它们使木星表面陷入黑暗长达数月时间。

在分裂成20多块碎片之前,原始彗星的直径大约为5公里,这与撞击地球、导致恐龙灭绝的那个天体差不多大小。

2009年7月,业余天文学家安东尼 韦斯利(Anthony Wesley)在木星上发现了与地球大小相当的黑点。

这个黑点很可能是由直径在200公里到500公里的小行星撞击造成的,其释放的能量可能是通古斯事件的数千倍。

在2010年前后,木星撞击事件似乎非常频繁。

2010年6月,韦斯利与克里斯托弗 戈(Christopher Go)分别观察到木星撞击事件。

尽管闪光只持续了两秒钟,但撞击木星的天体质量约有500到2000吨、直径在8到13米之间。

据称,木星可能每年都会被几个这种大小的天体撞击。

仅仅几个月后,也就是2010年8月,木星上又发生了撞击事件,造成了规模稍小、强度较低的闪光,但其释放的能量可能与车里雅宾斯克事件相差无几。

鉴于科学家目前对木星的了解,我们实际上可以开始对撞击它的物体进行分类。

还有很多其他的撞击事件:2012年9月,丹 彼得森(Dan Petersen)在木星上观测到另一次 闪光 ,天文学家乔治 霍尔(George Hall)甚至捕捉到了它的视频。

科学家们确定撞击天体的大小与2010年8月的那次大致相同,直径小于10米。

最近几年,比如2016年3月、2018年5月和2019年8月,木星都曾遭到天体撞击,袭击者的直径介于8米到20米之间。

木星体积太大最显眼?

很可能其他行星也会受到撞击,但是所有的数据都表明,木星受到撞击的频率比任何其他行星都要高。

这到底是为什么?

毫无疑问,你首先要考虑体积因素。

当我们讨论任何行星受到撞击的频率时,最简单的估计是把三个因素叠加起来:撞击天体(彗星、小行星、流星等)的速度、可以相互作用的天体数量密度以及它们可能撞击的横截面。

经过木星与地球的彗星和小行星的速度几乎完全相同,它们的密度也大致相同。

由于木星离小行星带更近,所以遭遇小行星撞击的可能性更高。

但是横截面却大不相同:木星的直径大约是地球的11.2倍,这意味着它的横截面大约是地球的125倍。

然而,更大的撞击频率不能仅用体积大小和横截面来解释。

2009年对木星的撞击来自比美国亚利桑那州巴林杰陨石坑更大的天体。

据估计,这类撞击在地球上大约每隔1万到10万年才会发生一次。

单就其体积而言,科学家们预计这种规模的撞击木星每100年也不会遇到一次。

然而,在过去的25年里,我们已经看到了木星遭到至少2次大规模撞击。

这表明了另一个令人不安的事实:如果地球被这些体型庞大的天体撞击的频率与木星同样高,那么我们不仅每100年就会看到巴林杰陨石坑规模的撞击,而且灭绝级别的事件发生的频率将是实际发生的数千倍!

这颗导致恐龙灭绝的小行星在6500万年前撞到地球上,撞击面约有5到10公里宽,而舒梅克-列维9号彗星1994年撞击木星时,其大小和释放的能量与此都差不多。

1994年,我们真的只是碰巧看到了五十万分之一的撞击几率吗?这是极不可能的。

相反,我们必须考虑木星与地球不同的另一个主要方面:引力。

质量高引力大 招风

行星并不只是静止于太空中,等着其他天体来撞,它们会以一种与质量成正比的方式扭曲时空本身的结构。

行星的质量越大,它对周围所有物体、正在下落的物体和附近物体的引力就越大。

相比之下,当我们将其放在木星附近观察时,地球的引力显得相当弱小。

如果某个天体以10千米/秒或更低的速度缓慢地从地球附近经过,地球的引力场会很好地把它吸引过来。

但小行星的速度可达17千米/秒或更高,彗星的运动速度则超过了50千米/秒。

换句话说,地球引力场并不能帮我们把物体吸引过来。

但是木星的质量是地球的317倍。

它的半径很大,只要物体相对于它的运动速度小于50千米/秒,它就能将其引向附近。

换句话说,每颗小行星和大多数经过木星附近的彗星都有被这个巨大星球的引力拉向碰撞轨道的风险。

的确,木星的体积比地球大,而且这种增大的体积可将碰撞频率提高100多倍。

但实际上,木星遇到的撞击几率比这个数字还要高数百倍。

这是为何?因为木星的引力足以吸引大量的彗星和小行星靠近它,这是地球无法做到的。

木星如此频繁地受到撞击,是由于引力的综合作用,以及距离太阳更远的物体速度更慢因此更容易被捕获所致。

体积确实很重要,但没有引力那么重要。

特别是,相对于这颗气态巨星附近天体的运动速度来说,引力所起的作用最大。

太阳系中唯一能更好地捕捉小行星和彗星的天体就是太阳,但木星的捕捉能力紧随其后。

与人们普遍认为 木星似乎根本没有保护太阳系内部 的观点相反,它实际上充当了 出气筒 ,用来吸引那些本来不会击中任何东西的天体。

引力弹弓不用遵守能量守恒定律?为什么绕着行星转一下可以加速?

核废料是人类长期面临的一大难题,它数量庞大,其危险性会持续数万年之久,而人们至今仍未真正找到妥善处置的办法。

既然如此,为什么不干脆用火箭把核废料送上太空,直接扔进太阳里烧掉呢? 这个设想看似简单直接,但仔细分析就会发现问题重重。

首先,把核废料装上火箭本身就极其危险。

火箭在发射过程中偶尔会发生爆炸事故,一旦装载核废料的火箭在升空时爆炸,就会瞬间变成一枚威力巨大的"脏弹",把放射性物质散布到广阔区域,后果不堪设想。

不过,除了发射风险之外,还有一个更为根本的原因——想要真正把物体送进太阳,其实非常非常困难。

乍看上去,飞向太阳应当是件容易的事,毕竟太阳的引力一直在把万物往它那里拉。

然而事实并非如此。

地球以及地球上的一切物体,都在以极高的速度绕着太阳做侧向运动。

当我们朝太阳"下落"的同时,也在以惊人的横向速度从它旁边掠过,结果就是一次次与太阳擦肩而过。

要想真正撞进太阳,就必须把这种侧向速度降下来,让飞行器不再横着飞。

而且这种减速必须彻底——只要还残留哪怕一点点侧向速度,飞行器就会与太阳失之交臂,绕着它兜一圈甩出去,而不是一头栽进去。

那么,需要把速度降低多少呢? 地球连同地球上的一切,都在以大约每秒30公里的速度围绕太阳运行。

这意味着,要让飞行器停止绕日运动、直接坠入太阳,就必须让它相对于地球以每秒30公里的速度向后加速,才能抵消这份公转速度,实现"太阳跳水"。

而且必须减到几乎为零,一点都不能剩。

每秒30公里究竟有多快?做个对比就一目了然。

从地球轨道出发,只需要比地球再快约每秒11公里,就足以彻底摆脱太阳的引力束缚,飞出整个太阳系。

换言之,把飞行器送出太阳系,比让它撞进太阳还要容易得多。

这一点值得再重复一遍:从能量消耗的角度看,前往其他恒星所需要的加速度,竟然比抵达身边这颗太阳还要小。

听起来匪夷所思,但事实确实如此。

而事情还可以变得更加违反直觉。

由于天体引力的强弱与距离密切相关,物体离太阳越近,所在轨道就越小,绕太阳的公转速度也就越快。

以太阳系的行星为例,水星绕太阳一圈的速度大约是地球的一点五倍,而遥远的冥王星速度只有地球的六分之一。

这就带来一个有趣的推论:从水星出发反而比从地球出发更难撞进太阳,尽管水星离太阳近得多。

原因在于,要在水星轨道上停下来,飞行器需要以每秒48公里的速度向后加速,比在地球轨道上所需的每秒30公里还要大得多。

相反,从冥王星轨道出发反而轻松得多——只需要以每秒5公里的速度反向加速,就足以让飞行器摆脱缓慢的公转速度,径直坠入太阳。

正因为如此,如果单纯依靠火箭动力来完成撞日任务,最高效的做法反倒是先把飞行器送到外太阳系去。

因为在外太阳系公转速度大幅降低,随后再进行第二次点火,抵消掉那微弱的横向速度,飞行器就能沿着近乎笔直的路径直接落向太阳。

这也正是美国国家航空航天局早期在规划太阳探测任务时,之所以曾提出让探测器先飞往木星轨道的原因——绕道外太阳系反而更容易减速、更容易接近太阳。

不过,任务规划人员最终并未采用这一方案,而是选择让探测器多次借助金星的引力弹弓效应逐步减速,从而节省宝贵的燃料,一步步靠近太阳。

至于引力弹弓具体是如何运作的,那就是一个值得单独展开的话题。

它是人类发射太空探测器时经常会使用到的一种加速方式,简单来讲,这种方式能够利用行星的引力把探测器"甩"出去,从而为探测器提供额外的速度。

借助这一手段,探测任务所需要的燃料和飞行时间都能被大幅压缩,因此几乎成了深空探测的标配技术。

不过,如果对这个过程稍作推敲,就会发现它并不像"绕一圈就加速"那样简单。

在多数人的印象中,引力弹弓的画面大致是这样的:探测器首先朝着某颗行星飞近,然后被行星的引力抓住、绕着它转上一圈,等到被甩出来的时候,速度就比进入时更快了。

听起来顺理成章,可只要多想一步,就会隐隐觉得有点不对劲。

问题的关键在于能量守恒。

当探测器靠近行星时,行星的引力做正功,探测器会被加速;可当它绕过近拱点、再从行星旁边远离时,同一份引力又会做负功,把刚刚获得的动能重新拉回去。

一进一出、加加减减,探测器相对于行星的速度理应回到原点,怎么会平白多出一截呢? 真正让这个"魔术"成立的,是参考系的切换。

相对于行星本身,探测器的速率进出确实几乎不变,弹弓过程只改变了它的飞行方向;但相对于太阳来说,行星本身也在高速公转,探测器借用的其实是行星绕日运动的那份动能。

行星在把探测器"甩"出去的同时,自身的公转速度会被极其微弱地拖慢一点,只不过行星的质量远远大于探测器,这份损失小到根本无法察觉。

所以,引力弹弓从来没有违反能量守恒定律,它只是把行星公转的动能借了一小勺给探测器。

理解了这一点,再回头看撞日任务为何要反复利用金星减速,也就顺理成章了——同样是引力弹弓,一次次借用行星的动量,就能把公转速度这道最难迈过去的坎,一点点悄悄磨掉。

一光年有多远?人类探测器飞了50年,才飞了一光天?

一光年到底有多远?为什么人类的探测器飞了快五十年,却连这段路的百分之一都没走完? 更扎心的是,就算你真的飞到一光年外,也还没到最近的另一颗恒星。

你甚至可能还在太阳系外围,连这片家门口的荒地,都没有彻底穿过去。

你肯定听过答案:一光年,大约九万四千六百亿公里。

可这个数字太大了。

多念一个零,少念一个零,对你的感觉几乎没有区别。

所以这一次,我们换一把尺子。

把太阳缩成一颗直径两点五厘米的玻璃球,放在你面前。

地球跟着缩小,只剩一粒细沙那么大。

你把它放到距离玻璃球两米七的位置,地球轨道就摆好了。

接下来往外走。

走过木星、土星,一直走到八十多米外,你终于放下海王星。

整个八大行星的地盘,看起来也就一个足球场的尺度。

那么,一光年的刻度,应该放在哪里?球场外面?隔壁街道?还是城市另一头? 都不够。

你得从这颗玻璃球出发,走出去大约一百七十公里。

记住,地球才在两米七外。

海王星才在八十多米外。

而你现在要跨过的,是一段足以连接两座城市的距离。

沿途绝大多数地方,连一颗行星都没有。

你以前看到的太阳系示意图,把行星挤得整整齐齐,却很难让你真正感受到,它们之间到底空成什么样。

如果把人类的探测器,也放进这套模型呢? 旅行者一号,一九七七年出发,掠过木星和土星,一路飞向太阳风影响之外。

它每秒能飞十七公里。

你眨一下眼,它就已经越过一座城市的一部分。

可持续飞行近半个世纪,它在这套模型里,也不过走到距离玻璃球几百米的地方。

前面那条通往一光年的路,依然长得几乎看不到尽头。

按每秒十七公里算,飞完一光年,需要大约一万七千六百年。

你出发时留下的城市,可能已经消失。

你说的语言,可能早就没人听得懂。

而飞船,还在赶路。

你可能觉得,这不公平。

旅行者一号毕竟是几十年前的技术。

换一台快得多的探测器,总能把时间压下来吧? 帕克太阳探测器,在最接近太阳时,速度能达到每小时约六十九万公里。

假设它能一直保持这样的速度,飞完一光年,仍然需要一千五百多年。

而且,这已经是一个过于理想的假设。

帕克的极速,来自它沿轨道冲向太阳时的加速。

离开太阳之后,它会减速。

那个惊人的纪录,不能直接变成一张通往恒星的车票。

不过,先让我们跳过这些困难。

假设未来的你,终于抵达一光年外,在那里建起了一座太空站。

你回头看,太阳还看得见吗? 看得见。

它不会彻底淹没在星海里,仍然会是一颗非常明亮的星。

但你熟悉的金色圆盘消失了,剩下的,只是一个指向家的光点。

抵达这里的阳光,比地球附近微弱了约四十亿倍。

能看见它,不代表还能靠它照亮身边的世界。

就像远处一盏灯,你知道它亮着,脚下却依旧一片漆黑。

至于地球,那颗你想念的蓝色星球,肉眼已经根本找不到。

它自己不会发出可见光,只能反射太阳的光。

那一点微弱的亮度,几乎淹没在太阳旁边。

更让人难受的是,就算设备足够好,让你看清了家乡,你看到的,也是一年前的地球。

因为光从那里来到你的眼睛,已经走了整整一年。

这时候,你想给家里发一条消息。

今天是家人的三十岁生日。

你对着镜头说出生日快乐,按下发送。

消息离开天线,穿过黑暗,等它抵达地球,那个人已经三十一岁了。

对方看完,立刻回复一句谢谢。

你再收到这两个字时,又过去一年。

一来一回,两年。

这里最奢侈的东西,可能就是一次普通的聊天。

你问家里今天怎么样,等到回答抵达,那个今天,早就变成了两年前。

你换更好的天线,能让画面更清楚,声音更清晰,却不能把这一年变成一秒。

无线电和激光,在真空中都以光速传播。

设备可以升级,距离带来的等待,却不会自动消失。

如果太空站突然出了故障呢?你向地球求救,就算那边的人收到后立刻想出解决办法,操作指令也要等两年,才能回到你手里。

真正走进星际空间,你得先学会自己解决问题。

因为在这里,连一句别着急,都可能来不及。

可一光年外,到底有什么在等你? 没有一堵墙,没有一条天然边界,也没有一颗刚好停在那里、等你登陆的星球。

这只是人类在宇宙里画下的一道刻度。

我们认为,远离行星轨道的地方,还分布着奥尔特云中的冰冷天体。

它的范围仍有不确定性。

一光年的终点,甚至可能还没有超出这片遥远的区域。

穿过太阳风形成的边界,和离开所有绕太阳运行的天体,并不是同一件事。

而最近的另一颗恒星,比邻星,距离我们约四点二四光年。

你费尽力气走完这一光年,连去它那里的四分之一路程,都还没走到。

所以,下次再听见一光年,不妨想想那颗玻璃球。

地球在两米七外,你站在一百七十公里外。

脚下没有路灯,没有补给,也没有能立刻回答你的人。

而这段让人类飞上一万多年、让一句问候往返两年的距离,在宇宙里,却只是尺子上最开始的一个刻度。

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