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地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?

科學地平線:很多朋友喜歡一些腦洞的假設性思維,比如標題中的10立方厘米的正方體,質量是地球兩倍,而且還出現在地球上,這些都是不可能的事情,但科學允許我們做一些思想實驗,也能看看我們發現的各種要素揉合在一起有多有趣!

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖1

質量是地球2倍的10立方厘米物質,還能成為正方體嗎?
根據流體靜力平衡,超過地球1/5000的質量將會在引力作用下大致保持球形(直徑大約500千米以上),這就是矮行星和小行星的區別,因為小行星是小於這個尺寸,外形不規則,而矮行星則在流體靜力平衡下保持球體,但仍然無法清理自身軌道天體的定義,冥王星顯然就符合這個矮行星的規范!

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖2

小行星
既然不能保持正方體,那麼這個10立方厘米的球體,半徑是多大呢?
R≈1.42厘米
當然我們得確認下這個尺寸和史瓦希半徑相比,到底是大於還是小於,因為這很關鍵,質量那麼大的球體,尺寸又那麼小,極有可能坍縮成黑洞!

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖3

將各個參數代入計算得r=17毫米,也就是1.7厘米,這個尺寸已經大於上文計算得到的1.42厘米,這表示什麼意思?
當天體的尺寸等於或者小於其史瓦希半徑時,那麼它將無可避免的坍縮為一個黑洞
也就是說將這個黑洞放在地球上問會怎麼樣?這不是要地球的親命嘛!

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖4

地球會怎麼樣?
地球上出現一個黑洞會怎麼樣?就直接被吞噬瞭,連逃跑的機會都沒有,因為黑洞直接出現在瞭地表,周圍肯定是沒戲瞭,那麼在地球的另一端,假如立即發現瞭這個黑洞,還來得及逃跑嗎?

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖5

上圖是第二宇宙速度計算公式,我們看看在三個地球質量的地球直徑距離外,現代火箭能逃逸嗎?各個參數都能查到,G是萬有引力常數,M是三個地球質量,r是地球直徑!
V=13688.6米/秒
也就是說當地球這邊出現一個2倍地球質量大小的黑洞時,在地球另一端立即啟動火箭逃出地球,我們火箭要加速的速度大約是13.7千米/秒,按人類能夠達到逃逸速度對比,這個13.7千米/秒還是可以達到的。

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖6

因此從理論上看,地球另一端的飛船仍然可以逃出黑洞的魔掌!
但除瞭這個幸運觀眾以外,其他來不及逃脫的都得葬身黑洞,而且將不會留下你的任何信息!因為黑洞不會保留任何除瞭質量,角動量以及電荷以外的信息!
假如不是黑洞,是一個中子星物質?
當然我們假設的條件稍稍特殊點,不要多說多少直徑的中子星,因為即使是1立方毫米也是大得可怕,比如一座小山質量的中子星物質出現在地球上會如何?
假設這座小山有幾萬噸,而且還出現在無人區(當然我們不管它是怎麼出現的),沒有傷害到人就是瞭!
那又會如何呢?
很多朋友認為中子星物質會膨脹,因為它是電子壓入瞭原子核,與質子中和成瞭中子,中子不會回彈,不會“解壓縮”,所以膨脹這個觀點是錯誤的!
但它失去瞭中子星環境,會繼續保持中子星物質態嗎?
不會!
因為失去瞭那個環境,將會成為自由中子,而這些自由中子將會在大約14分鐘多點的時間裡衰變成質子,並且釋放出一些能量!

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖7

這個能量釋放過程將會非常恐怖,請參考氫彈爆炸,因為大約會虧損0.15‰的質量,遠比裂變和聚變的比例要低,但其原來質量有數萬噸,所以這個爆炸將會很恐怖!
就炸完嗎?不會發生別的過程?會!
其實這個衰變過程會產生很多重元素,其中就有黃金!
因為自由中子衰變後會成為質子,大傢都知道元素的類別有質子數構成,而大量的自由中子衰變後的質子與中子穩定組合,就是各種元素,到哪個程度算穩定?要看剛好構成瞭什麼組合,穩定瞭就不再衰變,這也是中子星撞擊合並時,碎片飛出衰變成重元素的過程。

地球如果出現兩倍地球質量的十立方厘米正方體會造成什麼影響?-圖8

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