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      教育培訓 > 土衛(wèi)六星球上遍布甲烷湖泊,如果被點燃了會怎么樣?

      土衛(wèi)六星球上遍布甲烷湖泊,如果被點燃了會怎么樣?

      2020-11-04 21:01閱讀(61)

      土衛(wèi)六星球上遍布甲烷湖泊,如果被點燃了會怎么樣?:土衛(wèi)六是土星的最大衛(wèi)星,但是這個衛(wèi)星十分奇葩,太陽系中有200顆左右的衛(wèi)星,它是唯一一顆擁有大氣層的衛(wèi)星

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      土衛(wèi)六是土星的最大衛(wèi)星,但是這個衛(wèi)星十分奇葩,太陽系中有200顆左右的衛(wèi)星,它是唯一一顆擁有大氣層的衛(wèi)星,而且其大氣層的濃度比地球還高,表面大氣壓是地球的1.5倍,更奇特的是,它也是太陽系中和地球一樣擁有大量氮氣的星球,其氮氣含量高達98%以上,我們地球上大氣中氮氣的含量大約是78%,此外這顆星球大氣層中還有少許的氧氣含量大約占到了0.5%左右。

      還有比較奇特的一點是,土衛(wèi)六的表面也有液態(tài)海洋,不過它的海洋和我們地球上的海洋很不一樣,地球海洋里面都是水,但是它的海洋卻不是水,而是甲烷和氨等物質(zhì)。

      甲烷是最簡單最原始的有機物,我們都知道它是天然氣的主要成分,當然是可以燃燒的。那么土衛(wèi)六上的甲烷海洋能被點燃嗎?

      我們常見的燃燒現(xiàn)象一般都伴隨著氧氣的參與,天然氣的燃燒也是這樣,然而在土衛(wèi)少的大氣層中,氧氣的含量太少,不足以使得甲烷到達燃燒的界點。所以土衛(wèi)六上的甲烷是不會燃燒的。

      土衛(wèi)六也有著濃厚的大氣層,上面也有云層和降雨現(xiàn)象,雖然其表面溫度十分寒冷,但個別條件下也會產(chǎn)生雷電現(xiàn)象,如果土衛(wèi)6上的甲烷海洋可以被點燃的話,那么它們應該早就被點燃了,但事實上并沒有發(fā)生過這種現(xiàn)象,也說明土衛(wèi)六上的甲烷海洋是不具備被點燃的條件的。

      這就好像木星土星等星球上具有濃度非常高的氫氣,其高層大氣中氫氣含量在90%以上,然而由于木星土星上的氧氣含量非常低,所以木星和土星上的親戚也是不可以被點燃的。



      我們不妨進一步假設(shè)一下土衛(wèi)六的甲烷海洋被點燃,那么會發(fā)生什么現(xiàn)象呢?甲烷和氧氣完全燃燒的話會生成生成二氧化碳和水,就好像我們使用天然氣一樣,同時還會釋放大量的熱量,所以這樣的話,土衛(wèi)六的表面溫度會升高,但二氧化碳的增多也會使得土衛(wèi)六表面大氣壓更高。

      但是土衛(wèi)六大氣溫度的增加只是短暫的,甲烷燃燒完之后還是會降溫,而且甲烷的燃燒對整個土衛(wèi)六大氣溫度的增加是十分有限的,土衛(wèi)六不可能會達到地球的平均溫度,也不會出現(xiàn)地球這樣可供生命生存的生態(tài)環(huán)境。

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      土衛(wèi)六星球上遍布甲烷湖泊,如果被點燃了會怎么樣?

      土衛(wèi)六大家都知道是土星的衛(wèi)星,1655年3月25日,荷蘭天文學家惠更斯發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六!從發(fā)現(xiàn)的那一天起,土衛(wèi)六一直都頗受關(guān)注,因為土衛(wèi)六不但是土星最大的衛(wèi)星,也是太陽系中唯二有稠密含氮大氣層的天體!

      一、土衛(wèi)六概況

      土衛(wèi)六是太陽系中第二大衛(wèi)星,直徑達到了5150千米,比火星小了沒多少!甚至大于水星(4878千米)!而且土衛(wèi)六的很多特殊條件讓大家對它是抱有期待的!

      根據(jù)觀測與分析,在土衛(wèi)六厚厚的含氮大氣層下是一個碳氫化合物的世界,土衛(wèi)六表面甚至有碳氫氣體因低溫而成為液體的“甲烷”湖泊,當然這甲烷是泛指而并非單一甲烷氣體!

      二、土衛(wèi)六的“甲烷”(天然氣主要成分)有多少?

      一張圖就可以告訴大家土衛(wèi)六上“甲烷”的存量!這些藍黑色的區(qū)塊就是土衛(wèi)六北極附近的“甲烷湖”,一個5150千米直徑的星球上,這些湖泊按比例大小估計動輒數(shù)百千米,可以想象這些“天然氣”的量有多大!

      除了大的意外,而小型“甲烷水庫”星羅棋布,假如地球上存在那么大存量的天然氣,估計人類數(shù)千年內(nèi)都不再考慮什么核聚變之類的玩意兒!因為天然氣就已經(jīng)泛濫成災了!

      三、土衛(wèi)六的能被點燃嗎?

      當然會有很多朋友好奇了,既然土衛(wèi)六上充滿了甲烷、乙烷等碳氫類可燃性氣體,那么是否可以將其點燃呢?答案明顯是否定的!盡管土衛(wèi)六上的大氣甚至是地球的2倍,但絕大部分都是氮氣,并沒有足夠支持燃燒的足夠氧氣!也許有朋友認為,燃燒并不一定需要氧氣!確實很多化學“燃燒”不需要氧氣,一樣會有劇烈的放熱等反應,那么我們來看看土衛(wèi)六大氣的主要成分:

      土衛(wèi)六大氣的98.44%是氮氣,是太陽系中惟一除了地球外的富氮星體,那里還有大量不同種類的碳氫化合物殘余(包括甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷,以及二氧化碳、氰、氰化氫和氦氣)

      氮是一種比較穩(wěn)定的惰性氣體,一般望遠鏡中的充氮防水指的就是充入氮氣,利用其穩(wěn)定特性不會導致內(nèi)部發(fā)生變化影響光學觀測!而甲烷類碳氫氣體與氮氣相安無事,并不是一個火藥桶一點就著!

      四、太陽系中還有其他天體有可燃性氣體嗎?

      當然有,太陽就是最大的那個!而木星就是第二個,土星第三,天王星第四海王星第五,都是大量含氫,太陽的氫元素比例是極高的!而且太陽還占了太陽系中99.86%以上的質(zhì)量!

      太陽的光譜成分比例

      但無一例外,這些天體一個都沒法被化學點燃,甚至四大氣態(tài)行星也物理點燃都不行,因為聚變所需要的條件,即使太陽系其他所有的天體質(zhì)量加起來,仍然不足以讓木星發(fā)展成哪怕是一顆褐矮星!

      當然必須將一個有趣的事實告訴大家,土衛(wèi)六可能是太陽系內(nèi)人類唯一一顆可以使用人力撲翼的飛行方式飛起來的星球了,因為它的大氣壓是地球的2倍,重力加速度只有1.352 m/s2,大約是地球上的1/8不到點,所以假如有朝一日載人登錄泰坦,一定得嘗試下真正飛翔的感覺!

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      當問出這個問題的時候,我第一感覺九年義務教育任重道遠!初中只學一年化學基礎(chǔ)課是完全不夠的。
      發(fā)生燃燒化學反應的三要素:燃燒物、助燃物、燃點 缺一不可,這都不知道才會問這樣的問題。嚴格來說燃燒反應還需要一定的空間,不然點燃之后發(fā)生的可能是“爆炸”!

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      在太陽系的衛(wèi)星中,土衛(wèi)六是一顆非常特別的一顆,它擁有最為濃厚的大氣層,其中高達98.4%是氮氣,還有1.4%的甲烷、0.2%的氫氣以及含量更少的其他氣體。更為特別的是,土衛(wèi)六的表面有液體,只不過不是液態(tài)水,而是液態(tài)甲烷。那么,這是否意味著土衛(wèi)六可以被點燃?

      土衛(wèi)六上面有很多的液態(tài)甲烷,并且最近的研究發(fā)現(xiàn)[1],土衛(wèi)六上的甲烷湖泊比預估的深了很多。根據(jù)此前美國宇航局(NASA)的卡西尼號探測器發(fā)回的雷達數(shù)據(jù),土衛(wèi)六的北半球甲烷湖泊深達100米。

      雖然土衛(wèi)六上有很多易燃的甲烷,但不是一把火就能把甲烷燒起來。甲烷的燃燒需要像氧氣這樣的氧化劑,而土衛(wèi)六上并沒有大量的氧化劑,大氣中也沒有氧氣,所以土衛(wèi)六上的甲烷點燃不了。

      但在地球上,由于空氣中存在氧氣,只要有明火,甲烷就能被點燃起來,它們會與氧氣發(fā)生劇烈的氧化還原反應,從而發(fā)光發(fā)熱。同樣地,雖然木星和土星的大氣中主要是氫氣,但它們也無法被點燃。

      土衛(wèi)六表面的平均溫度約為-180 ℃,大氣壓為地表大氣壓的1.45倍,在這種溫度和氣壓下,土衛(wèi)六上的大部分甲烷可以保持液態(tài)。地球上的液態(tài)水會蒸發(fā)形成云,然后又會變?yōu)橛晁湎聛,這樣形成一個水文循環(huán)。同樣地,土衛(wèi)六上的甲烷也會蒸發(fā)形成云,然后下起甲烷雨。

      在地球上,以水為基礎(chǔ),生命從水中進化出來。天文學家認為,土衛(wèi)六上的液態(tài)甲烷中也有可能孕育出生命,它們有可能呼吸氫氣而不是氧氣。

      迄今為止,只有惠更斯號探測器成功在土衛(wèi)六上著陸過。不過,該探測器著陸后只幸存了一個半小時,所以它發(fā)回的土衛(wèi)六探測數(shù)據(jù)非常有限。想要揭開這顆衛(wèi)星的神秘面紗,還需要新的探測器去實地探測才行。

      參考文獻

      [1] M. Mastrogiuseppe, V. Poggiali, A. G. Hayes, et al., Deep and methane-rich lakes on Titan. Nature Astronomy, 2019, doi: 10.1038/s41550-019-0714-2.

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      想法挺好,但是你考慮過點燃這么多的甲烷需要的氧氣量么?

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      甲烷燃燒需要氧氣,沒有氧氣,怎么也點不燃

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      1655年3月25日,荷蘭天文學家惠更斯發(fā)現(xiàn)了土衛(wèi)六也就是泰坦星,作為土星衛(wèi)星中最大的那一個,土衛(wèi)六自被發(fā)現(xiàn)以來就倍受關(guān)注,但真正近距離探測土衛(wèi)六卻是幾個世紀以后的事情了。

      1980年11月,長途跋涉的旅行者一號到達了土星附近并為土星拍了照,在觀測到土衛(wèi)六上濃厚大氣層后NASA科學家來了興趣,便著手讓旅行者一號改變原來軌道近距離探測土衛(wèi)六,這是幾個世紀以來人類和土衛(wèi)六的首次親密接觸。

      1997年10月,土星探測器卡西尼號攜帶土衛(wèi)六著陸器“惠更斯號”正式升空前往土星,2004年12月14日惠更斯號成功在土衛(wèi)六表面實施軟著陸,工作24小時后因為沒電光榮犧牲了。

      根據(jù)哈勃望遠鏡以及探測器和著陸器取得的土衛(wèi)六數(shù)據(jù),在其表面存在的甲烷湖泊和海洋中并沒有發(fā)現(xiàn)生命的跡象,在大部分人腦海里甲烷都是一點就著的易燃物,因此才會出現(xiàn)類似“流浪地球點燃木星”的“點燃土衛(wèi)六”

      事實上土衛(wèi)六大氣層里98.44%都是氮氣,沒有氧氣甲烷根本燒不起來,不過未來人類或許可以開采土衛(wèi)六的甲烷資源用來為飛船提供能源或者為太空城提供能源。

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      土衛(wèi)六上的甲烷湖泊點不燃。

      土衛(wèi)六又名泰坦星,是土星第一大衛(wèi)星,太陽系第二大衛(wèi)星(第一是木衛(wèi)三),1655年被荷蘭科學家惠更斯發(fā)現(xiàn)。土衛(wèi)六也是太陽系內(nèi)唯一一顆具備大氣層的衛(wèi)星,因此科學家們都認為是地球之外最有可能擁有生命的星球。近幾年,天文學家觀測到土衛(wèi)六上有很多由甲烷和乙烷構(gòu)成的液態(tài)海洋,它們可能會為生命提供條件,但土衛(wèi)六上由于無氧而無法點燃。



      土衛(wèi)六的甲烷湖泊

      土衛(wèi)六的大氣層和地球相似,是個富含氮的星球,氮氣約有98.44%,其它是甲烷、乙烷、二氧化碳、氰、氰化氫、氦氣…就是沒有氧氣,大氣層呈橙色。土衛(wèi)六也沒有磁場的保護,它的大氣層直接暴露在太陽風下,使得一部分被蒸發(fā)到了太空。2004年的卡西尼號觀測到它的大氣層在超速旋轉(zhuǎn)。


      土衛(wèi)六大氣的甲烷是土衛(wèi)六地表的甲烷湖泊蒸發(fā)形成,人類在2004年前是認為土衛(wèi)六不存在甲烷湖泊的,一些天文望遠鏡觀測到它表面有一片疑似甲烷或乙烷的深色區(qū)域,但卡西尼號探測器發(fā)現(xiàn)的是其它元素。直到2004年,卡西尼號再次發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六上存在閃閃發(fā)光的物質(zhì),推測出它有液態(tài)湖泊,覆蓋面積有3.4萬km2,并且寒冷的土衛(wèi)六會下甲烷雨,每次甲烷雨可以有幾十厘米,一旦風暴來襲,甲烷湖泊便會形成巨浪滔天的洪流。


      土衛(wèi)六的比冥王星略大,平均半徑2575km,質(zhì)量1.345×1023kg,表面溫度只有-179℃,氣壓是地球的1.5倍。由于潮汐力鎖定,土衛(wèi)六的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)相同,為15天22時41分24秒。

      隨著科學家不斷探索,對土衛(wèi)六的了解也日益充分,由于土衛(wèi)六是顆水冰星球,人類也將土衛(wèi)六歸入到移民星球之一。

      下圖為土衛(wèi)六降雨過程:??

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      太陽系內(nèi)含有一百多顆衛(wèi)星,人類唯獨著迷于土衛(wèi)六。土衛(wèi)六是復仇者聯(lián)盟中滅霸的故鄉(xiāng),又被稱為泰坦星。它的體積在太陽系衛(wèi)星中排第二,第一是木衛(wèi)三,甚至比水星還要大。美國航天局的卡西尼號探測到土衛(wèi)六上很可能遍布著甲烷和乙烷的湖泊。在地球上每家每戶有的天然氣主要成分就是甲烷,是一種易燃的有機物,乙烷也是如此。那么在木衛(wèi)六上能把甲烷湖點燃嗎?

      其實這是非常難的,雖然木衛(wèi)六上有著濃厚的大氣層,也是太陽系衛(wèi)星中唯有擁有大氣層的,但是木衛(wèi)六的大氣層中富含氮氣,含量占據(jù)了98.44%,而剩余的是甲烷、乙烷、二氧化碳等。所以說土衛(wèi)六上是沒有氧氣的,自然也就沒有辦法在土衛(wèi)六上燒甲烷湖。

      未來人類將會繼續(xù)對土衛(wèi)六進行探測,科學家認為土衛(wèi)六上的風、雨和地質(zhì)構(gòu)造過程,都非常相似,對土衛(wèi)六的研究可以幫助科學家了解地球誕生生命之前的一些環(huán)境機制。由于土衛(wèi)六表面甲烷和乙烷湖的存在,很可能孕育出特殊的生命機制。

      在太陽系一百多顆衛(wèi)星中木衛(wèi)二歐羅巴和土衛(wèi)六泰坦是最可能存在生命的星球,所以在未來這兩顆衛(wèi)星人類都會去詳盡的探索,土衛(wèi)六上的甲烷和乙烷很可能會被利用上。


      文/科學黑洞,圖片來源網(wǎng)絡侵刪。

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      你沒看到在離土衛(wèi)六2000公里的地方寫有禁止一切火源幾個字?