Io的火山不在科学家预期的位置 2017-02-10 14:15:48

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这是新地平线图像的木星和它的火山月亮Io,在2007年初飞船的木星飞越期间拍摄的图像显示在Io的夜间正在进行大规模喷发,在北部火山Tvashtar白炽灯熔岩在330下方发出红光-kilometer(205英里高)火山羽,其最上部被阳光照射羽流由于羽流中的小颗粒散射而呈现蓝色信用:NASA / Johns Hopkins University应用物理实验室/西南研究所/ Goddard美国国家航空航天局和欧洲航天局的太空飞行中心科学家认为,Io的火山活动位于东经30至60度,他们预计它将基于支持流行观点的数据,即大多数热量是在软流圈木星的月球中产生的Io是太阳系中火山活动最活跃的世界,拥有数百座火山,一些火山喷发高达250英里

但是,con据美国宇航局和欧洲航天局的研究人员称,木星的大规模引力与木星的巨大重力之间发生了拉锯战,火山活动的中心位置明显偏离预期基于预测月球内部加热的模型的位置

距离木星轨道更远的两个相邻卫星的更小但精确定时的拉力 - 欧罗巴和Ganymede Io比其他卫星更快地运行,每次欧罗巴完成一个轨道完成两个轨道,每个轨道为Ganymede制造四个轨道这个常规时间意味着Io感觉来自相邻轨道位置的邻近卫星的最强引力,它将Io的轨道扭曲成椭圆形状这反过来导致Io在木星周围移动时弯曲例如,当Io靠近木星时,巨行星的强大重力变形朝向它的月亮然后,当Io移动得更远时,引力减小,月亮放松

vity引起潮汐加热 - 就像你可以通过反复弯曲来加热电线衣架上的一个点一样,弯曲会在Io的内部产生摩擦,从而产生巨大的热量,为月亮的极端火山活动提供动力这个五帧序列来自美国国家航空航天局新视野任务的图像捕获了Io's Tvashtar火山的巨大羽流,探测器的远程侦察成像仪(LORRI)在2007年飞越木星时飞过木星,这首有关Io羽毛的电影清晰地显示了云中的运动火山碎片延伸到月球表面上方330公里(205英里)只有羽状物的上部才能从这个有利位置看到羽状物源位于Io圆盘边缘以下130公里(80英里)处,远端月亮Io的过度活跃的性质强调了这样一个事实:在Io盘的边缘也可以看到另外两个火山羽流:7点钟位置的Masubi和非常微弱的羽状物,可能性来自Zal火山,在10点位置,木星照亮了Io的夜晚,盘面上最突出的特征是Loki火山的黑色马蹄形状,可能是一个巨大的熔岩湖Boosaule Mons,它位于18公里(11英里)是Io上最高的山峰,是太阳系中最高的山峰之一,在右侧的圆盘边缘上方戳了五个图像是在8分钟的跨度上获得的,两分钟之间框架,从2007年3月1日23:50到23:58世界时间Io距离新地平线3800万公里(2400万英里)信用:美国宇航局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所问题仍然存在潮汐加热会影响月球的内部有人建议它加热深层内部,但主流观点认为大部分加热发生在地壳下相对较浅的层内,称为软流圈

软流圈是岩石表现的地方像腻子一样,在热和压力下慢慢变形“我们的分析支持了流行的观点,即大部分热量是在软流圈中产生的,但我们发现火山活动位于我们预期的30至60度以东,”马里兰大学汉密尔顿分校的克里斯托弗汉密尔顿,驻扎在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心,是一篇关于这项研究的论文的主要作者,该论文发表在地球和行星科学快报上 这是来自不同潮汐加热模型的Io表面的预测热流的图

红色区域是表面上预期更多热量的地方,而蓝色区域是预期较少热量的地方图A显示了Io表面上预期的热量分布如果潮汐加热主要发生在深部地幔内,图B是预期如果加热主要发生在软流圈内的表面热流模式在深部地幔情景中,地表热流主要集中在极地,而在软流圈加热情景中,表面热流集中在赤道附近信用:美国国家航空航天局/克里斯托弗汉密尔顿汉密尔顿和他的团队使用由亚利桑那州坦佩市亚利桑那州立大学的David Williams及其同事使用的数据生成的新的全球Io地质图进行空间分析

美国宇航局太空船该地图提供了迄今为止最全面的木卫一火山清单,从而使火山活动模式得以发挥作用前所未有的细节假设火山位于最内部加热发生的地方之上,该团队通过比较观测到的火山活动位置与预测的潮汐加热模式,测试了一系列内部模型

“我们对火山活动的分布进行了第一次严格的统计分析

Io新的全球地质图中的火山,“汉密尔顿说”我们在观测到的和预测的火山位置之间发现了系统的向东偏移,这与现有的固体潮汐加热模型无法协调“解释偏移的可能性包括比Io的预期旋转,一种内部结构,允许岩浆从发热最多的地方到可以在地表爆发的地方移动很远的距离,或者现有潮汐加热模型中缺少的部分,如地下岩浆的流体潮汐根据该团队的说法,美国宇航局的伽利略任务中的磁力计仪器发现了一个Io周围的磁场,暗示全球地下岩浆海洋的存在随着木星轨道运行,它在行星巨大的磁场内移动研究人员认为,如果它有一个全球的导电岩浆海洋,它可能在Io中产生磁场“我们的分析支持一个全球地下岩浆海洋场景作为对Io上预测和观测到的火山位置之间偏移的一种可能解释,“汉密尔顿说”然而,Io的岩浆海洋不会像地球上的海洋而不是一个完全流动的层,Io的岩浆海洋可能更像是一块海绵,在缓慢变形的岩石基质中至少有20%的硅酸盐熔化“潮汐加热也被认为是造成欧罗巴和土星的土卫二之外可能存在的液态海洋的原因

液态水是生命必需的成分,一些研究人员提出,如果使用生命可能存在于这些地下海域这些世界太冷而无法在其表面上支持液态水,因此更好地了解潮汐加热的工作方式可能会揭示它如何在整个宇宙的其他不适宜居住的地方维持生命汉密尔顿说:“火山位置出乎意料的向东偏移是我们对Io的理解中缺失的一条线索

”在某种程度上,这是我们最重要的结果我们对潮汐热产生及其与地表火山活动的关系的理解是不完整的

解释为什么我们有偏移和我们观察到的其他统计模式是开放的,但我认为我们已经启用了很多新的问题,这是很好的“Io的火山活动是如此广泛,以至于每隔一百万年就会完全重新浮现一次,实际上与太阳系的45亿年相比相当快

所以为了更多地了解Io的过去,我们必须了解它的内部根据汉密尔顿的说法,它的表面太年轻,无法记录其完整的历史

这是Io和Europa的合成图像,于2007年3月2日与New Horizo​​ns太空船Here Io(顶部)以其精美的显示器窃取该节目火山活动可以看到三个火山羽流最引人注目的是位于Io圆盘11点钟位置的Tvashtar火山上300公里(190英里)高的巨大羽流 还可以看到两个小得多的羽状物:来自普罗米修斯火山,位于Io圆盘边缘的9点钟位置,以及Amirani火山,沿着Io的终结者(白天和黑夜划分的线)在普罗米修斯和Tvashtar之间看到Tvashtar羽流呈现蓝色,因为火山喷出的微小尘埃粒子散射光线,类似于烟雾的蓝色外观

此外,在Tvashtar羽流的源头可以看到对比的热熔岩红色光芒这个图像是取自Io的4600万公里(2800万英里)和欧罗巴的3800万公里(2400万英里)虽然卫星在这个视图中看起来很近,但是790,000公里(490,000英里)的海湾将它们分开了Io的夜晚被木星反射的光被照亮了,木星的右侧框架向右侧是欧罗巴的黑夜,与Io相反,因为欧罗巴的这一面远离木星信用:NASA / Johns Hopkins Unive rsity应用物理实验室/西南研究所该研究由美国国家航空航天局,美国宇航局博士后项目资助,由橡树岭联合大学和欧洲航天局出版物:Christopher W Hamilton等人,“火山的空间分布在Io:影响”潮汐加热和岩浆上升,“地球与行星科学快报”,第361卷,2013年1月1日,第272-286页; doi:101016 / jepsl201210032 PDF研究复制:Io火山的空间分布:对潮汐加热和岩浆上升的影响资料来源:Nancy Neal-Jones / Bill Steigerwald,美国宇航局戈达德太空飞行中心;美国宇航局图片:美国宇航局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所/戈达德太空飞行中心;美国宇航局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所; NASA / Christopher Hamilton;美国宇航局/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/西南研究所