木星表面是一片火海

吴  志

   木星最大特征是有一个大红斑，长度约25000公里，宽度约12000公里，大小、形状和颜色是不断变化的，还会逆时针旋转，每六个小时转一圈，在木星上存在至少200－350年了，那时就有天文学家观察到了，但大红斑可能早就存在了。一般认为这是一个大气旋，就像地球上的飓风一样，两三百年来科学家一直想搞清楚究竟是什么。人类曾发射先驱者10号、先驱者11号、尤利西斯号、加利略号等八个探测器造访木星。2011年发射了朱诺号木星探测器，于2016年7月进入木星轨道，拍摄了不少清晰照片，并用各种仪器进行探测，但仍然搞不清大红斑究竟是什么。

   毕竟朱诺号轨道最低点4200公里，木星有很浓、很密、很厚的大气层包裹，可见光是无法穿透的，探测器只能看到木星大气层顶部，也就是说是在4200公里外看云顶，当然什么都看不出来了。虽然比地球天文望远镜看得清楚一些，但还是看得蒙蒙胧胧。将来，探测器还是需要一头扎进大红斑里去，但自由下落会烧毁，像飞机那样飞进去现有技术还做不到，但可以打个降落伞下坠。

科学研究是这样的，目力不及之处，脑力可以到达，只要综合各种信息进行分析，就能得出正确结论。人类没有见过地心，但能描绘地心构造；人类没能回到史前，但能回望历史演化；人类没能穿越宇宙，但能形容宇宙大小。

十四年前出版的《生命是什么？》，曾对木星大红斑进行初步思考、分析和推论，得出结论是一片火海。时至今日，有更多的证据支持这个结论。不仅大红斑是火海，木星表面全部或大部是火海，但不是在大气层顶部，而是在大气层某个层区，这个层区大概离大气层顶部几十公里至几百公里，最深可达2900公里，但在这个深度已经超越探测器的探测范围了。

这种燃烧可能相对较弱，一方面是在高密度、高压力的大气层区。可燃物压缩得比较密实，烧起来就没有那么激烈。另一方面在可燃物密集区没有多少氧气，况且木星的氧气量比较少，支持不了太激烈的燃烧。好比地下煤矿燃烧，煤块紧密，空气稀少，只是接触空气的面慢慢燃烧。

简单来说，朱诺号分辨不出木星表面是火，只是因为轨道太高、大气太厚和燃烧太弱，当然燃烧弱是相对的，我们期望火海规模更大，燃烧更猛，没达到期望值就认为是弱，如果将来有探测器冲入火海，可能感受就是熊熊烈火了。

土星的情况与木星类似，表面全部或大部是火海，但燃烧比木星更弱些。这两个行星颜色接近，轨道接近，成分接近，彼此就更像一些。天王星、海王星可能也有燃烧，但可能是局部的、微弱的、短暂的。从量变到质变，这意味着天王星、海王星表面不是一片火海。

1.木星颜色像一团火

木星是气体行星，有一团很厚很密的气体包裹着，看起来就像一团气体。无人想过，同样是气体行星的海王星、天王星是蓝色的，而木星、土星却是褐色的，虽然它们的大气成分基本是一样的，80－96%是氢，其余主要是氦，还有1－2%的甲烷等其他物质。为什么颜色相差那么远？因为这是一片火海，燃烧的大气与冰冷的大气颜色不一样。这是唯一合理解释，找不到更好的解释了。

确切地说，木星的颜色有红、褐、橙、黄、白等，这些都是火的颜色，温度不同造成不同色差，燃料不同造成不同色差，周围不可燃物质被搅拌后也形成不同颜色。再透过浓密大气观察，就是现在这个形象了。若是在地球烧一堆大火，白天从太空是看不到的，因为地球有浓密大气。木星大气浓密得多，火海也大得多，大红斑可以塞两三个地球进去了。

2.木星有燃烧条件

木星大气有大量的氢，这是可燃物和易燃物，遇火就着。木星还有甲烷，虽然只占木星质量的零点几，但分布在木星大气层也是很可观的可燃物。不过，需要有氧气才能燃烧起来。那么，木星有氧气么？木星有氧这是科学共识，含量是木星质量的0.01%，不要小看比例不大，相当于3.18个地球质量，若以气体的形式存在，那就是“铺天盖地”了。地球大气中的氧含量也不大，约占地球质量的百万分之0.18%，另外还有15%地球质量的氧以化合物的形式存在于地壳中。这些氧气来源也很简单，氧元素主要存在于水和岩石中，木星有岩核，也有水，岩核高温烧熔后喷涌出来，就可能有氧气释放出来。水在某种条件下也可能分解出氧气，比如木星经常被流星、彗星、小行星撞击，不仅能让木星水分解出氧气，小天体解体也会分解出氧气，无论解体的是岩石还是水。

有了燃料和氧气，唯一缺的就是一把火了，木星表面温度－168℃，谁能在冰天雪地中点一把火？一是天上砸下来的小天体。地球差不多每天都有流星冲入大气层，木星引力那么大，那就更多了。从1993年－2010年，人类就观察到三次彗星撞木星，其中一次还分裂成21块依次砸下来。这些事件都是偶然被人类发现的，毕竟盯着木星看的人不多，能发现撞击事件的人更少，这说明看不到的撞击事件要多得多。二是木星上的闪电。木星上的闪电时刻都在发生，能量比地球闪电强一万倍，这些闪电足以把木星上的氢和甲烷点燃。

      

当木星上的氢和甲烷被点燃后，就不断地燃烧下去了，烧多久不取决于燃料，而取决于氧气，因为木星上的氧是稀有元素。虽然氧气只占百分之零点几，但可能比地球上的氧气多得多，毕竟两个行星不是一个体量。一片火海烧起来后，就把周围的氧气源源不断吸过来了，其他火海也如此。另外，从上文可知，氧气是源源不断分解出来的，那就永远都烧不完了。烧几百年不奇怪啊，地球有些煤矿也烧几百年啊。

3.木星向周围释放出热量

假如大红斑是木星最大的火海，那么这片火海温度就比周围高些。有科学家发现，大红斑的橙色区域比其他区域温度高三四摄氏度，这表明颜色越红温度越高，虽然都是火，温度有高低。这是指大红斑内部的温差。

大红斑与周围的温度相比呢？最近美国波士顿大学太空物理研究中心科学家发表最新研究成果认为，木星大红斑释放出某种神秘的能量，从而不断加热木星上层大气层。他们排除了太阳加热的可能性，木星很遥远，与太阳距离是地球的五倍，太阳看起来就像一颗星星，带给木星的热量是有限的，但木星大气层顶部仍有较高温度，与地球同等高度的大气温度相当。该团队发现，木星顶部可见云层大概在木星上方48公里，他们测到的红外线比这个高度还高805公里，在这样的高空温度比预想的要高。他们通地测量木星红外线，绘制出整个木星的热量分布，马上发现大红斑上方温度最高。当然，他们的数据来自朱诺号。

   木星探测器发现，大红斑是一团激烈上升的气流，呈深褐色，气旋最大高度比周围的云层高出约8km，这符合火焰气流特征，受热膨胀的空气是上浮的。

科学家从木星探测器发回的资料推测，木星内部温度很高，辐射出来的热量是从太阳吸收热量的2.5倍。过去认为是木星核辐射出来的，但未必如此，因为科学家认为木星中心是一个岩核，外围被液态金属氢包裹，再往外就是氢气了，还含有一些其他物质。这意味着木星核不会有很强的辐射释出，即使有一些热量释出也被冰冷厚重的液层和气层吸收了，把零下两百摄氏度左右的巨大冰球提升几度就很不错了，不可能有大量红外线释放到太空高处。假如木星核有巨大热能释放，几十亿年来木星的温度就很高了。

合理结论：如果说地球大气是被太阳烤热的，那么木星大气就是被下面的火海烤热的，所以木星有较强的红外线释放出去。

但有个问题，既然木星表面是一片火海，那么木星表面温度就应比较高，但木星表面平均气温是－168℃，完全是一个冰冷的世界，这样似乎解释不通。说木星表面温度是－168℃，这是一个很久以前的老观点了。前文谈到，波士顿大学的科学家最近发现，木星大气层顶部温度，与地球同等高度大气温度相当。这才是最新科研成果。

即使木星表面温度是－168℃，也能解释得通。前文提到木星的燃烧是缓慢微弱的，不像我们在地球看到的燃烧那么激烈。另外，我们说木星表面不是指大气层顶部，就像我们说地球表面不是指大气层顶部一样，尽管我们从远处看木星和地球就是看到大气层顶部。木星火海位于木星大气层中的某个层区，离云顶大概是几十公里至几百公里，木星大气层则厚达5000公里，还是以十倍于地球大气压为标准计算的。

假定是在大气层顶部以下300公里的层区，那么火海的热量很快就被周围－200℃左右低温气体吸收，氢燃烧唯一产物是水，这是木星造水过程，造出的水不断下沉到液层，木星的水就是这么来的，太阳系的水也是这么来的，包括地球水，都是氢燃烧的产物。这意味着，木星拥有的水量超过人类想象，在某个层区有一个水的海洋。

当燃烧把氢气转化为水后，水会把热能带走，但不会沸腾，因为压力实在太大，那个层区可能有几千或几万个地球大气压，水是无法烧沸的。燃烧还以光和红外线的方式向太空散热，使人类能看到木星呈褐色。燃烧也能加热上部的气体，但木星散热也很快，因为自转很快，九小时五十分就自转一圈，带着气体旋转，外面还有木星环，就像散热片一样把热量带给太空。一方面通过红外辐射散发热量，另一方面把热传递给星际分子和其他物质，如太阳风吹来的物质。

因此，在木星大气顶层并没有被加热多少。好比你在地球表面烧一大堆火，给三百公里高的宇航员烤火取暖，那是完全无效的，他们在天上该有多冷还是多冷。

地球表面也有一片火海。酒楼厨房，家庭厨房，汽车汽缸，都是一个大火炉，加上工业锅炉、火车锅炉、舰船锅炉、飞机燃烧室、火箭燃烧室、工业柴油机、火力发电厂、原子能发电厂等，还有农村烧秸，烧肥，烧垃圾，拖拉机等农业机械，还有各种战争爆炸、燃烧，还有各种山火、地火、火山、熔岩，以及太阳的照射等。地表以下32公里深处还有大量高温液体，可以熔化岩石；地壳以下100－150公里则是熔岩区。每年地球燃烧的石油是365亿桶，燃烧的煤炭是80亿吨，还燃烧大量天燃气、木柴和干草。地球表面是不是一片火海？这是地球升温的主要原因，不仅仅是因为二氧化碳，累积的温度很难逃逸出地球，或说加热多于散热。

虽然地球很多燃烧不是裸露的，但给周围大气加温效果是大体一致的，炒菜锅被加热后会慢慢冷下来，温度都传递给空气了，这与火烧空气是等价的。火炉、气缸吸收的热量，也会慢慢释放出来，烤热周围的大气，与烧一堆明火效果一样，只是作用时间长些而已。地球表面的温度不会凭空消失，人类感觉到的散热，只是温度被周围物质吸收和稀释了，从一处转移到另一处。

尽管地球表面也有一片火海，但在地面上方85公里处的大气中间层，平均温度是－92.5℃，最低－113℃。与木星表面的－168℃相比，就是合理比值了。毕竟木星离太阳比地球远五倍，接收太阳辐射非常少，温度低几十度就是正常的了。

4.最新照片显示木星气旋就是一团火

这两张是2018年4月美国宇航局公布朱诺号探测器近距离飞越北极时用近红外成像光谱仪拍摄图像合成制作的北极气旋模拟动画，显示木星北极由一个大气旋和八个小气旋控制，气旋温度比较高，气旋周围还有延绵三千公里的喷射气流。其实，北极围绕着轴心转，气旋也就围着轴心转，显示出众星拱月的景象，而不是谁控制谁。

从颜色来看，这是一片不断旋转翻滚的火海，气旋也就是木星斑，在气旋外围，也是一片火海，这一大片火海还是出现在北极，同地球一样，木星北极是比较寒冷的地区。若不是红外照片，而是光学照片，北极与南极都呈现出蓝色，是木星表面温度最低区域。

由此可见，北极冰冷区都是一片火海，那么可以推断木星全部或大部是火海。虽然无人认为是火海，这是视而不见，先入为主，不敢想象。俗话说，耳听为虚，眼见为实，现在看到了都无人相信，真是不可思议。还好，我相信了，并把真相告诉大家。因为我一直认为大红斑就是一片火海，那么中小红斑顺理成章也是火海了，现在已知蓝色斑、白色斑也是火海。

图4是人类对火星表面细节的特写 ，相当于把人的毛孔放大来看，也就是最真实、最可信的直观资料和证据。以前都是站在远处给木星来个全身照，或走近些来个照半身照，最细节的照片也就是大红斑，但毕竟还是太大，相当于两三个地球，无法判断木星表面是什么。因此，人类要判断木星表面是什么，主要得参考这张照片来分析。红外照片的颜色，是根据照片显示的温度来着色的，不是随心所欲涂上颜色的。

行文至此，大红斑是什么，中红斑是什么，小红斑是什么，已经说清楚了，还有白斑、蓝斑也是同类事物，都是一片火海；木星表面五彩斑斓的色块和色带是什么，也已经说清楚了，还是一片火海。不过，还有个问题，为什么木星表面有那么多斑块和色带呢？我认为那是小天体撞击造成的伤疤。

木星引力很大，能把周围的小天体吸引下来，从太阳系外围下来的小天体，部分被木星捕获，部分进入木星轨道下方，被木星强大引力提拉，形成小行星带，这是小行星带的起源（见《生命是什么？》），在这里有五十多万颗小行星。

坠入木星的天体包括流星、彗星、小行星和卫星——按本人观点，卫星的最终归缩是行星，这是一般规律，不排除有例外。一个直径几百米、几公里、几十公里、几百公里、几千公里的天体砸入木星，会发生激烈爆炸和解体，释放出氧和可燃物质，与木星大气中的氢、甲烷一起燃烧。这个区域的温度、物质就不一样了，形成不同的形状和颜色。最初的形状是一个圆，但木星有高速自转，慢慢就拉成椭圆，时间长了就拉成一条色带了。这个过程有多长？可能是几千年、几万年、几十万年。

人类的寿命很短暂，不能看到全过程，只能看到一瞬间，所以觉得很奇怪，不知究竟是什么。好比初次看到别人头上的伤疤，新鲜好奇不知是什么，问这问那的，他告诉你是以前被石头砸伤留下的疤，以后你就见多不怪了。

月球有很多伤疤，人类见多不怪。一块大石砸到地上肯定有块疤，一块大石砸到月球肯定也有疤，能想象推断出来。一块大石砸到水面，水面也有疤，但很快就复原了；一块大石坠入大气层，有疤看不见，很快就复原。所以，人类就把地球经验搬到太空，认为小天体坠入木星大气层是不留疤痕的。这叫井底之蛙见天不大。

木星大气环境人类没有接触过，上面发生的事情人类也难以想象。木星大气层顶部有10个地球大气压，即上方还有很厚很浓的大气，只是太稀薄忽略不计了，因为木星是个大家伙，大气也得有足够浓度才配得起它，人类是这么界定的。前文说的，木星燃烧层区燃料高密度、高压力就是这么来的。

   这意味着，木星表面大气压相当于地球海洋100米深的压力，丢一艘航空母舰下去，说不定会浮起来，即使浮不起来也沉不了多深，会漂浮在某个层区。再往下几十公里、几百公里呢？这种压力是难以想象的。一颗几百米直径的小天体砸下来，可能几百米行程就解体了；一颗几十公里直径的小天体砸下来，可能几千米行程就解体了；一颗像月球那样的天体砸下来，可能砸几十公里或几百公里深，因为木星大气有很好的缓冲作用，就像石头砸到海绵一样。当然，也有可能不能彻底解体，留下或大或小的残骸，构成木星斑的核，不断把物质释放出来给局部大气染色，燃烧或不燃烧。木星探测器发现，在大红斑中心部分有个小颗粒，是大红斑的核，其大小约几百公里，这个核在周围的反时针漩涡气流中维持不动。可以理解为一个固体残骸，这是合理解释。

假如木星是风平浪静的，有无数的氢和有限的氧，下坠的小天体就像一把火，把木星的氢点燃了，这就是一块着火的伤疤，要熄灭就没那么容易了。砸下来的小天体也能分解出氢和氧，也会加剧这种燃烧，你烧我也烧，要烧一起烧，这团火就比较大了。即使烧完了或烧不起来，小天体落点的物质成分不同了，形成不同的颜色也很正常。

能形成人眼可辨斑块的，估计是直径几十公里以上的天体，比珠穆朗玛峰重得多，就算珠穆朗玛峰是从海里长起来的，也没有这个天体重，至少相当于十座珠穆朗玛峰，想想看分解后有多少物质？这不是一时半会能搅拌消失的。在木星大气强大的浮力作用下，这些物质还会漂起来，能燃烧的源源不断添加燃料和氧气，不能燃烧的也会形成不同的色彩。

从图6看，木星表面的斑斑点点，显然是被小天体砸出来的，色带也是小天体撞击后的遗迹。不同的物质砸下来，颜色肯定是不同的。一个旋转的蓝色皮球，你洒点酱油那就是酱油色，你洒点牛奶那就是牛奶色。从大红斑的大小来看，应是被一个直径几千公里的天体砸出来的，相当于月球或更大一些。被这么大的天体砸中的机会是很少的，所以大红斑只有一个。要烧完这些物质不是一朝一夕的事，要搅匀这些物质也不是一朝一夕的事。木星带着大气层由西向东转，大气是跟着木星走的，由于不能做到完全同步，所以有一些搅拌作用；在不同温差的区域会有气流运动；各种斑块也是一种带火的气旋，但总体看搅拌作用是有限的。每团火想怎么走就怎么走，它们才是木星表面的主人，不是周围物质能轻易搅拌的。

从图2看，靠近南极的同一纬度，有一串大小相近，距离相仿的白斑，显然是某个小天体分解后依次砸下来的。虽然是大体成一条线砸下来的，但木星有高速自转，就依次砸在同一纬度的不同位置了。1993年苏梅克-列维9号彗星，在坠入木星前就被木星引力拉扯成21块，最大一块直径四公里，它们以六十公里的时速，依次砸向木星，虽然落点背向地球，但地球仍能看到火光冲起来。

另外，在靠近北极的同一纬度，也有一串色彩相近的红斑；在大红斑尾部同一纬度，还有一串色彩相近的褐斑。这些现象充分表明，木星斑是小天体砸出来的。之所以在木星表现明显，是因为木星质量大，引力大，拉下来的小天体较多较大。而土星则更多把小天体收入土星环之中，小到尘埃、冰块、石块，大到彗星、小行星——统统都变成自己的卫星了。

   土星与木星差不多，搞清了木星，也就基本搞清土星了。天王星和海王星也是同类天体，如果木星有火海，它们也应有火海。下面是卡西尼号探测器拍摄的土星照片：

         这张照片很有说服力，周边的绿色表明照片色彩不是调制出来的，是低温显示出来的色彩，那么中间的红色区域就是火海了，一边燃烧，一边旋转，形成了一个燃烧着的风暴区。

        氢的燃烧只要没有达到爆炸条件，就是一种平静燃烧，因为氢和氧不能混合得恰到好处，总有一方处于不足状态。尤其在土星上，氢多氧少，氧是微量元素，这样烧起来就不是很激烈了，有一点氧就烧一点氢，再被周围浓密的低温空气搅拌降温，总体温度就显得不是很高了。就像在地球南极烧几堆篝火，让卫星测南极区域的温度，也高不了多少度。土星表面温度比地球南极温度低三倍，能迅速中和燃烧区温度。在土星北极风暴上方就是极低的大气温度，云顶温度为-180℃，飞行器测温也不一定测得很准。另外，若有铂、钯、钴或锰等元素，氢可以实现低温燃烧。

        对燃烧要有新概念，有很多燃烧属于亚燃烧。没有明火的燃烧就属于亚燃烧，如地下煤层燃烧、谷壳堆燃烧、草皮泥燃烧（农民造肥，只见土堆冒烟，不见有火出来，可以烧很多天）、木炭燃烧、草绳燃烧、蚊香燃烧、香火燃烧等。把蜂窝煤放到炉灶点燃，再把炉灶上下盖好封住，就算是把火种留住了，炉内缺氧只能进行亚燃烧；把一堆书丢到火里，把火苗盖住，由于空气不足，烧不起火焰，但书会慢慢化成灰烬，这就是亚燃烧。食物在人体内消化，也是一种亚燃烧，所以人们说运动就是燃烧脂肪。由此可以推断，土星、木星上的燃烧也是亚燃烧，主要原因是氧气不足。

        土星上存在火海，能印证木星上存在火海，毕竟是同类天体。就像一个人有大脑，另一个人也一定有大脑一样。木星和土星都是在极地有大的火海，可能是极地圈旋转得较快的原因，周围的燃烧空气围绕着自转轴转圈，那就形成极地风暴或极地火海了。

        话说回来，除了用火海来形容木星表面之外，也不能绝对排除不是火海，只是小天体砸下来后形成不同的气旋和颜色。不把话说绝，是留给其他科学家继续探索，看能不能得出更合理的解释。

2018年4月30日