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太阳系最炽热的卫星:木卫一(图)

2017-02-23 13:08:07

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天马行文

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木卫一木星卫星数目现已高达68颗,其中最大的四颗:木卫一、木卫二、木卫三和木卫四最为著名,早在1610年,伽利略便已通过他的望远镜观测到这四颗卫星,并以之证明并非所有的天体都绕地球运行,成为“日心说(...

太阳系最炽热的卫星:木卫一(图)

木卫一

木星卫星数目现已高达68颗,其中最大的四颗:木卫一、木卫二、木卫三和木卫四最为著名,早在1610年,伽利略便已通过他的望远镜观测到这四颗卫星,并以之证明并非所有的天体都绕地球运行,成为“日心说(地动说)”的最佳证据之一,因此天文上以“伽利略卫星”称呼这四颗木星的大卫星。

旅行者号宇宙飞船约在30年前掠过木星附近时,观测到木卫一的表面有非常活跃的火山活动,地面科学家持续监测木卫一,结果发现它是太阳系中火山活动最频繁的天体。而前几年才刚功成身退的“伽利略”号宇宙飞船则发现木卫一表面的火山热点温度高达摄氏1610度左右,相较之下,地球上的火山(如夏威夷的几劳亚火山等)只有摄氏1000度左右,顿时使木卫一成为太阳系中表面温度仅次于太阳的天体(太阳表面温度约5700度左右)。已知木卫一表面有超过100座的火山,并证实木卫一的火山活动频率高达地球的30倍以上。天文学家认为:木卫一的火山之所以如此活跃,原因在于它是四颗中最接近木星的一个,受到木星强大的潮汐力和磁场影响非常严重。

太阳系最炽热的卫星:木卫一(图)

美国华盛顿大学行星科学家利用计算机仿真木卫一表面火山爆发的情形,结果显示木卫一表面的熔岩温度之高,使其中所含有的钠、钾、硅、铁等都被蒸发成气体,有部分变成单原子气体,有部分则维持分子状态,如一氧化硅、二氧化硅、一氧化铁等,成为木卫一大气层的一部份。科学家们曾在2000年时提出预测:这些被蒸发的岩石成分,与火山气体中的硫或氯等交互作用之后,可能产生一些罕见的气体,如氯化钠、氯化钾、二氯化镁、二氯化铁等。

天文学家在2003年时真的在木卫一表面发现氯化钠气体成分,但因观测结果灵敏度不足,无法侦测出氯化钾气体的存在。如今,科学家们利用伽利略卫星的观测资料,配合他们的地面望远镜观测结果,分析后发现:木卫一表面炽热熔岩中钠和钾,正在蒸发成气体进入大气中。此外他们还发现一氧化硅则是熔岩中硅类气体的主要成分;由于天文学家在太空中已观测到一氧化硅的存在,尤其是表面温度较冷的恒星大气中,因此使得木卫一表面一氧化硅的发现显得格外引人注目,他们还希望能在火山喷出的气体中直接侦测到一氧化硅气体。相关研究成果发表在2004年5月份的《伊卡鲁斯》杂志中(行星科学的主要刊物)。

2004年,天文学家们研究发现,太阳系内(除太阳外)最炽热的星体并不是人们一贯认为的距离太阳最近的行星水星和金星,而是木星的卫星木卫一(木星最明亮的四颗卫星之一,400年前由伽利略最先发现)。

当然,使得木卫一有如此之高的温度并不是太阳辐射的功劳,而是它内部剧烈火山活动的结果。在太阳系内部,再没有任何其它行星或卫星能与木卫一在火山数量上相媲美。

天文学家们首次发现木卫一上强烈的火山活动是在20多年前,当时美国的“旅行者”号星际探测器曾给木卫一拍摄了一系列照片。此后,在木星附近工作了约8年的“伽利略”号探测器还为这颗炽热的卫星进行了近距离拍照。正是以这些照片为依据科学家们确定了木卫一上有着非常剧烈的火山活动,其表面温度可达1610摄氏度。

来自圣路易斯华盛顿大学的研究人员对木卫一上的火山喷发进行的计算机模拟实验显示,木卫一火山爆发喷射出的熔岩能够将其表面的钠、钾、硅、铁等物质及其化合物熔化并蒸发到大气中。这些物质的气化物与火山岩气体(含亚硫化物及氯化物)发生反应便形成了木卫一大气特有的组成成份:钠和钾的氯化物以及镁和铁的二氯化物。

气态氯化钠在木卫一上已经找到,就条件来看,要找到气态氯化钾我们的探测器的灵敏度还需要加以改进。

尽管科学家们已经获取了有关木卫一的许多资料,但凭这些资料还远远不能让科学家们揭开木卫一神秘的面纱:这颗大小仅与月球相当的卫星如何保持如此之高的岩浆温度?如此高温的岩浆却为何熔化不了其周围的岩石?它的岩石圈(包括地壳和地幔上部)到底有多厚多坚固?如果它上面有山,其高度会不会赛过珠穆朗玛峰?当然,要解开这一系列的疑惑尚需要天文学家们持续不断的努力。

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