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小編的世界 優質文選 宇宙

強勢圍觀!這是太陽系行星上的火山,其圖像和月球上的很類似


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2022年9月29日 -
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我們星球上每個大洲都有一座火山。雖然這些火山大多處於休眠狀態,但我們平均每年仍能觀測到50-70次噴發。其中,有些火山噴發極具破壞性,危及人的生命及財產安全。但在太陽系中,地球並非唯一會發生這些戲劇性事件的地方,因為其它行星、衛星也擁有自己的火山故事。

所有岩質行星與太陽系的許多衛星上都存在過去火山活動的證據。例如,月球上有大面積古熔岩流覆蓋,而火星則擁有迄今發現最大的火山——奧林波斯山<1>。然而,這些火山特征大多形成於數百萬年前,如今只是曾活躍過的世界的傷痕。但我們確知,整個太陽系中至少有五個天體仍存在活躍的火山活動,包括地球。

火山(Volcano)一詞來自羅馬火神武爾坎努斯<2>(Vulcanus),而這個名字對木衛一<3>而言再合適不過。這顆木星的岩石衛星擁有數百座活火山,被認為是太陽系中火山活動最活躍的一處。這顆地獄般的衛星火山遍布,在其奇特的表面上,如噴泉般高高噴發出岩漿和硫磺氣體。這裏沒有蓄水的湖泊,只有蓄著熔岩的大湖。

最大的湖名叫洛基火山口,其直徑超過126英裏(202公裏),面積是地球上發現的任何熔岩湖的一百萬倍。這是地獄的景象。1979年,旅行者號從衛星上空拍攝了這張照片,揭開這座奇特火山湖的面紗:以巨大的黑色盾形為特征,湖中央有一座神秘的小島。研究表明,火山湖中冷卻的熔岩周期性下沉,令一波巨量新生熔岩從湖泊一端出發,繞過中央島嶼,在另一端匯合。

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這一奇特現象每500天左右發生一次。2007年,美國國家航空航天局(NASA)的新視野號飛船通過一系列照片捕捉到一次噴發活動。其持續時長驚人地超過了8分鐘,出現了高約200英裏(320公裏)的火山碎屑,飄浮在衛星狀如地獄的表面上。在木星與其它大型伽利略衛星間的引力拉鋸戰中,木衛一正受到拉伸和擠壓。

就像在月球引力的影響下,地球海洋出現的潮漲潮落,它的岩石表面在這一過程中上下起伏。但在艾奧上,是木星的牽引力在衛星內部產生了大量熱能,為了釋放由此引起的高壓,地表下的岩漿洋到處奔逸才導致此現象。試想它有點像一個在手裏不斷擠壓的粘土球,粘土最終由於摩擦而升溫,這與在艾奧上發生的情況類似,只是後者規模更大、過程更劇烈。

在離地球更近的地方,我們發現了太陽系中火山最多的行星——金星。毫無疑問,火山活動在其歷史發展中發揮了關鍵作用,但目前並不確定那些火山是否仍然活躍。由於覆蓋著高密度、腐蝕性、高灼熱的大氣層,金星很難研究,因為航天器只能在其表面停留短短幾分鐘,而在火星表面可以留存數十年。然而,最近的一項研究或許發現了37個可以證明金星仍然活躍的火山結構,盡管科學家們還未能獲取它們的一手圖像。

金星上的火山大多都屬於盾狀火山,比如最大的一座——馬亞特·蒙斯;但是,在麥哲倫號飛船於20世紀90年代初捕捉到的雷達圖像中,發現了一些不同尋常的火山特征。這些奇怪的煎餅狀圓頂在金星上隨處可見,很可能是在濃稠的岩漿從地表滲出時,同時向各個方向擴散形成的。這座奇異的圓頂火山有從中心向外輻射的岩漿流域,直徑約達62英裏或100公裏,比珠穆朗瑪峰的三倍還寬。我們可以看到幾個宏偉壯觀的扇狀岩漿流遺跡,很可能也是由濃稠的粘性岩漿形成的。

除了地球、艾奧,可能還有金星,在太陽系中其他星球上未曾發現過噴發岩漿的活火山;但在太陽系外的冰凍世界裏,卻有流冰的存在。“冰凍火山”這個概念,直到1979年旅行者號執行任務時,才開始進入人們的視野。在飛過這些氣態巨行星的衛星時,這對孿生飛船發回了離奇的圖像——像是平坦的岩漿平原,又像是火山般的層巒疊嶂。

冰火山

多數人將“火山”定義為由地下熔融岩石、氣體、火山灰沖出地表而形成的開口。“冰火山”(cryo-volcano)跟普通火山類似,也是地下壓力造成的。但是,冰火山的爆炸揮發物主要是熔融的冰而非岩石,有時也叫作“冰岩漿”(cryo-magma)。冰火山和地球火山一樣,可以劇烈噴發,也可以緩慢流動。

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2005年,卡西尼號探測器在土星明亮的白色衛星土衛二(Enceladus)上捕捉到了冰霧噴發的圖像。土衛二的南極上分布著超過100座的冰火山。名字雖如此,但它們並不是高聳的山形,而是噴泉狀的。這些“噴泉”說明土衛二的地層中存在液態水。科學家推測,土衛二寒冷地表下方不遠處,就有被土星潮汐作用加熱的地下海洋。木衛一(IO)非常活躍的火山活動也由類似的原因造成。冰火山爆發時,部分爆炸揮發物會落回地表,補充其明亮的白色表面;其餘的冰會逃逸入太空,變成土星壯麗光環的一部分。土衛二的周圍也出現過類似的冰碎片,說明它的地表下可能也存在海洋。

海王星是太陽系中距太陽最遠的行星。人類第一次觀測到的冰火山就在其神秘的衛星海衛一(Triton)上。旅行者二號在1989年時經過海衛一,給它奇特的地表拍攝了圖像。——那是人類的探測器第一次也是最後一次經過這個神秘的衛星。圖像顯示,海衛一的表面覆蓋著隆起的冰塊、斷層區、火山坑和各種成分的冰凍熔岩流。然而,地表上稀疏的新生隕石坑說明它的地質活動依然頻繁。其南極地區分布著的深色條痕被科學家認為是近期固態氮冰爆發留下的粉塵堆積。科學家們認為這些爆發的原因是:海衛二冰殼下的暗物質粒子吸收太陽光,緩慢加熱固態氮冰。地下氣體的壓力增大,噴射到地表上,緩慢地在冰層上流動。

除了在地球以外,普通的火山作用主要發生在太陽系發展的早期階段。那時行星的溫度遠遠高於現在。現在,我們只確定地球和木衛一的表面有噴射熔融岩石的火山。

隨著時間的推移,金星可能也會被列入這一名單,但還需要進一步的研究。太陽系外的許多冰封世界最近也顯示出自己的活躍,它用噴發出融化的冰代替那融化的岩石。甚至冥王星也可能有一個活躍的低溫火山,這是新視野號在2015年看到的。乍一看,這些遙遠的冰凍世界似乎是冰冷的荒原,但如果我們仔細觀察,表面之下似乎隱藏著一個秘密,等待著釋放。

fy:我要吃薯片,媛媛,噬書小蟲,媛翻譯Rui Wu