03.03 把1立方米的中子星物質放到地球上,會出現什麼現象?

ELF12


1m³的中子星如果放到地球上,科學家說會像3億顆核彈轟炸地球。不過這不可能發生。



密度僅次於黑洞的中子星

中子星是已知密度最大的星球,是宇宙中密度僅次於黑洞的天體,為8×10¹³克~2×10¹⁵克/cm³,就是每cm³有8000萬~20億噸的質量。常見的中子星半徑是10~20km之間,質量有太陽的1.35~2.1倍。


中子星是由8~30倍太陽質量的老年恆星在生命末期發生超新星爆炸後,在中心壓縮為原子核密度的星球,其實中子星就是一個大型原子核星球。

中子星的逃逸速度可有1萬~1.5萬km/s。這邊的逃逸速度如果一個成人落向中子星,會在巨大的潮汐力下撕碎;如果能完整的落向中子星,在中子星巨大引力下,撞擊力會有4倍沙皇核彈的威力。

中子星對於人類來說無疑是可怕的存在。而1m³的中子星如果放到地球上,會發生什麼呢?

1m³的中子星會有2×10¹⁵克/cm³×1000000cm³=2×10²¹g=2×10¹⁸kg,也就是2000萬億噸。

科學家推測,這樣的1m³的中子星在受到地球引力時,脫離原子核束縛的中子會立刻分裂成簡併態中子超流體:中子裂變成質子、電子,最後裂變為氫原子;在地球巨大引力下,會呈現爆炸狀的迅速擴張狀態。

在與地球接觸到那一刻,衰變的簡併態會發生巨大的能量發散,也就是我們皆知的核爆炸,而反應後的能量會裂變8萬倍。

然後地球的重力無法撐起中子星巨大的爆炸力而被撐爆,地球就像坍縮的恆星一樣逐漸分解,然後重新聚合為一顆全新的星球。



這聽起來很有科幻意味,而其實這樣的事發生率為0%,因為中子星物質無法脫離中子星巨大引力而落向太空。


弄潮科學


之前都是一立方厘米,一勺中子星物質放到地球上會發生什麼,這次大了點,弄一立方米的中子星物質,這要瞬間放到地球上,地球還在不在另說,但肯定短時間內不會是一個球了!

中子星是除了黑洞以外目前已知密度最大的天體,所以中子星自身的引力也十分強大,大到在自身的壓力下電子會被壓縮到原子核中,使得原子核變成僅由成中性的中子組成。所以,中子星可以看做是一個巨大的原子核,而中子星的密度也就相當於原子核的密度。一般來說,中子星的密度在8000萬噸—20億噸/立方厘米,我們就取箇中間值按10億噸/立方厘米來看,一立方米(1立方米=1000000立方厘米)的中子星物質其質量就達到一千萬億噸(1×10^15噸),雖然相對地球的質量(5.965×10^21噸)小了不少,但中子星物質放到地球上不是簡單的相撞,而是會發生巨大的“爆炸”,因為地球表面的壓力不足以維持中子星物質的中子簡併態,中子星物質會馬上瓦解成簡併態的中子超流體。在釋放中子的時候會進行β-衰變,同時釋放出一個電子和反中微子,這樣中子就把自己變成一個質子,而中子的半衰期只有10分鐘,所以在開始進行的爆炸性膨脹後10分鐘,這一立方中子星物質又會發生中子分解層面的核爆,而這個二次爆炸的能量要比其因為失去壓力而發生的膨脹性爆炸產生的能量大得多。

據估算。一立方厘米的中子星物質在地球發生“爆炸”後產生的能量相當於廣島原子彈“小男孩”的一萬億倍,是人類製造最大的氫彈“沙皇炸彈”能量的3億倍,是6500萬年前造成恐龍滅絕那顆隕石能量的6萬倍,而從一立方厘米到一立方米能量其能量要大上不止100萬倍,可以說,爆炸之後,地球很有可能會被炸裂分解!

我們還可以從大小這一角度來考慮,如果地球被壓縮成中子星那麼大的密度,其大小是直徑約22米的一個球,算起來大約為5575立方米,差距不是很大,所以爆炸對於地球是毀滅性的。也許幾億年後在地球的軌道上會以月球為核心形成一個新的“地球”!

當然,這些都是一些開腦洞的想象,成為中子星的門檻還是比較高的,別說地球,就是太陽的資格也遠遠不夠,只有當大於太陽質量8倍以上的恆星在演化末期才有可能變為中子星。


清明的星空


這個問題很好解答。

先來看一立方米的中子星大概多重。

中子星的是恆星末期演化過程中形成的天體之一,密度比黑洞小,大概為8*10^13-2*10^15g/cm^3,即每立方厘米的重達8千萬到20億噸,而一立方厘米水的質量僅僅為1g,一立方厘米土壤大概2.6—2.8g,黃金的密度是19.32g/cm³,相比地球上物質密度大出了太多,這一立方米的中子星的質量大概為8*10^16-2*10^18千克。

無論將這一立方的中子星物質怎麼放置在地球上,對於地球的結局只有一個——毀滅

地球的質量大概5.965*10^24千克,導致恐龍滅絕的隕石直徑約10公里,重量約是1.46*10^16次方千克,那次撞擊使得地球進入了“核冬天”,動植物經歷了大洗牌。

如果這些物質撞向地球,這次撞擊的質量更大,與地球的接觸面積更小,對於地球的衝擊更大,甚至可以將地球衝撞解體。即使沒有解體,撞擊揚起的大量塵埃將使得地球進入核冬天,綠色植物將無法進行光合作用,導致地球生靈塗炭。

中子離開高壓環境將發生貝塔衰變,變成質子,重新形成原子核的過程將放出巨大的能量對於地球將是致命一擊。

中子在地球上無法獨立存在,必然會脫離簡併態,一部分會通過貝塔衰變轉變為質子,中子的質量大於質子的質量,這個過程質量虧損會釋放出巨大的能量,隨後中子和質子組成新的原子核的過程也會釋放出巨大的能量,這一能量也足以將地球撞的粉碎。

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核先生科普


中子星的密度非常大,一立方厘米有10億噸,一立方米有100萬個10億噸。中子星是宇宙中僅次於黑洞的危險星體。



中子星之所以具有這麼高的密度,是因為萬有引力把原子核外面的電子壓進了質子裡面。所有的質子變成了中子,這個時候抵抗引力只能靠中子的簡併壓。如果星體太大的話,中子的簡併壓也無法抵消引力,那麼就會潰縮成黑洞。

如果把太陽壓縮成中子星,直徑只有三公里。如果把地球壓縮成中子星,會得到一個直徑是43米的球體。

如果把一立方米的中子星物質放在地球上,分三種情況。

第一個畫面:

如果沒有引力約束,一立方米中子星物質突然出現在地球上。中子間的簡併壓會突然釋放,會瞬間發生巨大的爆炸,爆炸威力相當於幾百億顆氫彈同時爆炸。這仍然沒有辦法把地球炸燬,但是會在地殼上炸開一個大洞。火山會爆發,爆炸中心會有12級的大地震,衝擊波會席捲全球,山崩海嘯。地球上一半的生命會滅亡。




第二個畫面:

如果約束中子星物質的約束力仍然保持著。但是沒有東西託著,它會對地殼施加1萬億個大氣壓的壓力。結果就像用穿甲彈打豆腐一樣。它會迅速的沉入地心。下落的過程和地球內部的物質摩擦,會形幾萬度的高溫,地底會傳來一連串巨大的轟鳴,直到到達地心為止。這是對地球破壞最小的一種。

第三個畫面:

還有一種如果有外力約束著它,並且把它託舉在地球的表面的話。雖然它的總重量只有地球的幾1‰,但是它的密度高度的集中。所以緊挨著它的物體,會受到630萬倍的地球重力加速度的吸引力。由於萬有引力和距離的平方是成反比的,所以隨著距離的增加,這種吸引力會迅速的下降,大概在230公里左右,它的吸引力會和地球的吸引力相當。所以230公里以內的物體都會被它吸引。這些物體在向引力中心墮落的時候,會被加速到大約160倍音速。它們撞擊在中子星的物體表面的時候會釋放出巨大的能量。這些能量雖然不足以引起核聚變,但是會把物質加熱到幾十萬度的高溫,隨著物質不斷的向引力中心聚集,最終會形成一箇中子星物質為核心的直徑是230公里左右的半球體扣在地球表面。



由於地球的引力作用,這個半球會稍微的扁一點,看起來就像從常州切開的半個雞蛋。它外表的溫度會有幾千度,會把周圍大約600公里範圍內的岩石融化成岩漿狀態,會形成一個直徑1200公里的岩漿湖。然後會在幾千年內慢慢冷卻。



所以把一立方米的中子星的物質放到地球上就是一部科幻災難大片。


華箋流香


中子星是由於引力過大,把電子壓入原子核後,電子和質子結合形成中子而形成的天體。由於中子星全部都是由中子組成,所以中子星密度極大,可以高達8千萬~20億噸每立方厘米。除了質量巨大,中子星溫度還很高,表面可以達到1000萬攝氏度,內部可以達到60億攝氏度以上。而題目中把1立方米中子星放入地球,那麼將會發什麼呢?



1立方千米中子星的質量可以達到8*10^13t~2*10^15t,如果按最大密度,其質量可以達到地球的百萬分之一,月球的萬分之一,相當於1/100之一個地球。如此巨量的高溫中子星物質來到地球,首先會直接導致地球緩慢升溫,然後由於自由中子並不穩定,會產生β衰變,釋放一個電子和反電子中微子。如此巨量的中子星衰變,將會對地球是一個毀滅性的核打擊,至少地球表面生命是存活不了了。



反正最終等中子星釋放完熱能和衰變完成,地球基本上寸草不生,溫度極高,活活的把地球變成了地獄。


科學探秘頻道


答:一立方米的中子星物質,質量高達千萬億噸,結構是非常不穩的,地球會在一陣爆炸中四分五裂。


中子星是極端天體之一,由於巨大的引力,使得原子結構都解體了,核外電子墜入原子核與質子中和成中子,由中子簡併壓力抵抗著萬有引力。

一個普通原子的原子核直徑,只有整個原子直徑的百萬分之一,所以核外電子與原子核之間存在非常大的間隙,中子星物質的原子結構塌縮後,這些間隙全被中子填滿,所以中子星的密度非常高。


一顆典型的中子星,表面溫度超過1000萬度,密度高達每立方米10億噸,那麼一立方米的中子星物質,質量高達10^15噸(相當於直徑100公里的地球物質),是月球質量的七萬分之一。

同時,1立方米中子星物質是不穩定的,它的引力無法支撐起原來的結構;錢德拉塞卡極限指出,白矮星的最高質量為1.44倍太陽質量,同時也是中子星的最低質量;奧本海默極限指出,中子星的質量上限大約是3倍太陽質量。


於是1立方米中子星物質獨立後,中子在強相互作用尺度上解體,然後潰散成自由中子,並釋放巨大的核能,絕對不亞於一顆直徑100公里的小行星高速撞擊地球,會讓地球在一陣爆炸中四分五裂。

而自由中子的平均壽命只有大約8分鐘,中子衰變的質量虧損率為0.15%,10^15噸自由中子衰變,釋放能量相當於太陽在90小時內釋放的能量總和,整個太陽系都可能面臨毀滅危險。


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艾伯史密斯


把1立方米的中子星物質放到地球上,會出現什麼現象?

一立方米中子星物質放在地球上絕對是一場災難,無論是它會衰變或者不會衰變,前者釋放的能量也許會超過太陽功率的數百倍,後則是因為其巨大質量引起的引力擾動,無論哪個地球末日即可來臨!這兩種各有什麼嚴重後果呢?來簡單計算下就知道:

一、假設中子星物質到地球上後會衰變

中子星物質密度在8千萬到20億噸/立方厘米,我們取個下限1億噸/立方厘米,那麼一立方米大約是1億噸×1000000=1000000億噸!

中子星衰變質量損失約為:1500億噸(0.15%質量虧損比例)

太陽上每秒消耗6.5億噸氫元素,但虧損的質量只有400-450萬噸左右,這相當於太陽多久釋放的能量呢?

1500億噸/400萬噸=37500S=10.42小時

相當於太陽10.42小時裡釋放的能量總和,在這個衰變過程中釋放出來了!

那麼大概是多少呢?

E=MC^2=1500億噸×299792458^2=13481327681052264600000000000000

大約相當於:1.35×10^32J

而地球的引力結合能為2.45X10^32J

差不多達到了徹底炸散地球能量的一半!

在這種情況下,即使地球沒有徹底消散,也差不多四分五裂了!

是這個樣子?不過也差不多了

可能這個比較接近一點,但對生命來說並沒有什麼差別!

二、假如中子星物質不會衰變,也不會膨脹

1000000億噸卻只有一立方米的條件下,一旦出現在地球表面將會立即對周圍的物質產生極大的影響,而這個印象是以它為中心,周圍的物質將會被其吸引過來包裹它,甚至地面都會因此而彎曲,並且薄薄的地殼根本無法承受它那巨大的質量,會在這個過程中逐漸向下塌陷,導致地殼破裂,岩漿迸發,而這個質量又將造成板塊結構的巨大擾動,地球各個區域應力重新分配!簡單的後果就是地震火山接連不斷,也許還是世上最大規模級的.....

輕微一點也許是這樣,似乎還在一線生機之列!

嚴重點也許是這樣,幾近九死一生!

更誇張一些也許就這樣了,估計就沒啥希望了......

好玩不,不過只能玩一次!


星辰大海路上的種花家



中子星引力是僅次於黑洞的,強大的引力讓光在中子星表面呈現彎曲傳播而不是直線傳播,中子星的逃逸速度在光速的每秒15萬10萬公里到每秒15萬公里之間之間,所以想讓一立方米中子星物質離開中子星是非常難的。

宇宙中然存在的中子星都是恆星死後坍縮而成的,太陽這種恆星在死亡之後會先變成紅巨星,最後坍縮成白矮星,而比太陽質量大的恆星會坍縮成比白矮星密度更大的中子星,中子星的密度在每立方厘米10億噸左右。

中子星密度如此之大的背後其實是引力在起作用,只有強大的引力才能讓中子和中子擠在一起,而中子星物質一旦脫離中子星引力範圍之後就會瞬間衰變,隨之而來的質量虧損會釋放巨大的能量,一立方米的中子星物質是完全有可能毀滅整個地球的。

如果有發達的外星文明用力場強行讓一立方米中子星保持中子簡併態的話,一立方米中子星1000萬億噸的質量會對總質量60萬億噸的地球產生嚴重影響。

人類現在掌握的最強武器就是氫彈,但是人類的氫彈比起太陽的核反應就是一根蠟燭,而宇宙中有很多天體遠比太陽強大,黑洞可以輕輕鬆鬆將太陽撕碎。


宇宙探索未解之迷


中子星是大質量恆星演化到末期發生重力崩潰後經由超新星爆發而來的緻密天體,通常中子星的直徑只有數十公里,但質量卻達到了目前太陽質量的1.5-3倍。

如此小的體型卻包含如此大的質量,很簡單,密度大到無法形容,就像是原子核的密度一般,當然,你可以叫中子星是一顆巨大的原子核。

在中子星表面不深的地方,密度可以達到每立方厘米1億噸之巨,隨著深度變大,密度繼續陡升,可以達到10億噸,甚至20億噸。

1立方米=1000000立方厘米,也就是100萬立方厘米。

按中子星密度10億噸/立方厘米來算。那就是10億噸*100萬=1000萬億噸。

好了,把這一千萬億噸中子星物質“憑空”放在地球上,我們躲在冥王星上遙望地球方向,靜候佳音,人們都屏住了呼吸,人群中的一個人激動的放了一個悶屁,都聽得清晰可見,婉轉悠揚。

自由中子會發生貝塔衰變,在衰變過程中,會有差不多0.15%的質量消失,質量消失產生了什麼,E=mc^2告訴我們,變成了能量。

1000萬億噸*0.15%=1.5萬億噸,也就是說,這1.5萬億噸的物質,全部轉化為了能量,至於能量多少,請在後面乘上一個(299792458^2),注意,還必須要把1.5萬億噸,轉化為千克單位。

爆發的能量基本上相當於當初“大伊萬”氫彈的300萬億倍。

“嘣!!!”連同月球都被炸個稀巴爛。

個人淺見,歡迎評論!


科學船塢


這個想法太瘋狂了!之前有道題是一立方厘米的中子星物質,現在直接來了一立方米。

如果這麼大體積的中子星物質瞬間來到地球,最終將導致地球被炸殘,因此這些物質最後釋放出的能量大約佔到了地球引力結合能的56%。

我們都知道,中子星是恆星演化後的產物,它的密度相當驚人,每立方厘米就能包含八千萬噸到二十億噸的質量,如果按照每立方米十億噸來算,一立方米體積的質量就是100萬倍。

考慮到最終自由中子會在短期內衰變,對於這堆中子星物質來說,釋放出的能量大約相當於643萬億枚沙皇炸彈。

這是什麼概念?要知道地球的引力結合能是2.4*10的32次方焦耳(炸爛地球的最低能量),而這643萬億枚沙皇炸彈的能量幾乎佔到了引力結合能的56%,這樣的恐怖威力,地球絕對被炸殘。

至於地球上的生物?那幾乎可以肯定的講:集體陣亡。

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