第221章 液态金属氢
书名:陪着哈雷去远航 作者:南洋咖啡 本章字数:2165字 发布时间:2023-08-29

根据各国发射的卫星探测,土星的表面被数层金属氢包覆着。由于超级的低温环境,氢分子以液态金属的形态流淌在土星表面上,形成氢的汪洋大海。

在地球上以气体形式存在的氧、氮、氯、氢、氦等物质,在人类追求制冷和低温过程中被不断液化。在1877年,法国伟大的化学家拉瓦锡写下了一段带有浪漫主义色彩的预言:

如果把地球放到太阳系较热的地方,比如说这个地方的环境温度比水的沸点还要高,那么所有液体甚至某些金属都将转变成气体进入大气中。另一方面,若把地球放到很寒冷的地方,例如靠近木星或土星的地方,那么我们的河流和海洋中的水都将变成冰山、空气,或者至少是它的某些成分,不再维持为肉眼看不见的气体,而转变成迄今为止我们还不清楚的新液体。

大气中第一个被液化的气体是氧气。法国科学家凯利代特将氧气压缩到300atm,再用蒸发着的二氧化硫使其降温到-29℃,然后突然释放压力,获得了凝聚的氧雾——氧被液化。

在氧液化成功后,许多科学家跻身于液化氢的竞争之中。凯利特继续用液化氧的方法液化氢,但他的一切尝试都失败了。其他的科学家也建立了各自的氢液化装置,希望能够获得氢的小液滴,也都以失败告终。

氢的液化比氧的液化困难得多,氢的临界温度达到33.3K,无法利用任何一种物质的蒸发达到这么低的温度,这是凯利特等科学家失败的原因。

不知道经历多少次失败,甚至冒着丧失生命的危险,英国科学家杜瓦终于在1898年5月10日采用液态空气预冷和一次节流的方法,利用焦-汤效应,成功液化了氢。而他的两名助手在实验中因爆炸各失去了一只眼睛。

他在皇家研究院著名的“星期五傍晚讲演会”上为听众演示了液态氢滴的产生。他生产出了20毫升液态氢,在真空器中平静的沸腾。

在他的听众中,除了科学同行和政要外,也不乏上流社会的贵妇人。这些女士们也许对科学家晦涩的演说一窍不通,但用她们的虔诚行动表示了对科学的崇敬。或许这也是科学家们一次次冒险实验的动力之一。

在成功液化氢以后,仅用了一年时间,杜瓦接连在向绝对零度逼近的征程上取得了重大突破,他又第一个固化了氢。当恒温器中液氢的蒸汽压降到5cmHg时,液氢中出现一些泡沫,以后液氢慢慢地固化了。

当时,不少化学家曾预言,固态氢是金属,但杜瓦得到的固态氢是透明的,说明固态氢不是金属。而木星上的金属氢则是液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体。导电性类似于金属,因此被称为金属氢。

把氢制成金属,关键就是把电子从原子的束缚下解放出来,把共价键转变为金属键。在金属氢中,氢化学键断裂,分子内受束缚的电子被挤压成公有电子,这种电子的自由运动,使金属氢具有了导电的特性。

直到2017年1月26日,哈佛大学实验室才成功制造出金属氢。但在2017年2月22日,由于操作失误,这块地球上唯一的金属氢样本消失了。

和化学家不同,天文学家将氢和氦以外的一切元素统称为金属。在高温和高压条件下,气态的氢可以成为电导体的金属氢。比如木星,其最外层是一千公里厚的气态分子氢,往下是四万五千公里厚的液态金属氢。

金属氢内储藏着巨大的能量,比普通TNT炸药大三十至四十倍。由于金属氢是高密度材料,用它作燃料,火箭的体积和重量都会大大减小,如果能够大量获得木星上的金属氢,航天事业将产生巨大的飞跃。与此同时,伴随着金属氢的诞生,必将会产生许多新式武器。

不难想象,勘探机器人降落后,将马上淹没在沸腾的金属氢的海洋中。对此,工程师们对勘探机器人进行了与众不同的设计,组成它的部件都是中空的材料。

当降落的时候,它将最大限度地展开底部的部件,形成一个犹如莲座般的底座,漂浮在金属氢上。

根据设计,漂浮在金属氢上的勘探机器人将提取土星表面的液态物质进行精细分析,并将分析结果传回地球,让人类真正掌握这些液态物质的成分——不排除并不完全是金属氢。

在完成表面物质分析后,莲座将展开花瓣而降低浮力,勘探机器人将缓慢地沉入液态金属氢的海洋中,对海洋深处的物质进行钻探取样分析。至此,完成其此行的使命。

根据此前的探测数据,科学家推测,在土星的深处同样充斥着各种液态的金属——像金属氢一样的物质。这些液体可以导电,导电流动的液体会扭曲磁场,而磁场的畸变将反过来使液体更加黏稠。土星上这些超乎想象的现象,都有待勘探机器人取得第一手资料进行研究。

要让勘探机器人返回彗星,必须在莲座展开前启动机械臂上的发动机,将其推离液态金属氢的海洋。秦帆修改了勘探机器人的控制程序,但不敢保证万无一失。

他盯着屏幕上从土星传回来的分析数据,数据显示土星上的物质跟之前卫星探测的结论还是有较大的区别。但他无心关注数据的变化,而是全神贯注地注视着发动机点火的进度条。

“数据传输完毕!”

屏幕上跳出红色的告示。

通过勘探机器人身上安装的摄像头传输回来的视频信号,秦帆看见机器人底座上的莲花瓣正按照程序设定渐渐地向外展开,而机器人手臂上的发动机却迟迟未见动静。

程序修改错了吗?一个不祥的预感在秦帆的脑海里冒出来。一片、二片、三四片,莲花瓣一片片向外展开。快点点火,快点点火,来不及了,来不及了。秦帆在脑海里一遍遍催促着。随着最后一片花瓣展开,勘探机器人开始下沉。

秦帆急得在操作台上抓出一个手掌印,发动机却丝毫没有喷射火焰的迹象。“来不及了,失败了,失败了。”他长长地叹了一口气,失落地将身体靠在椅背上。

他无奈地摇了摇头,闭上眼睛靠在椅子上。大概七八分钟后才睁开眼睛,一身疲惫地站起来,准备关闭电脑返回卧室。

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