这是有关木星火星与月球的新见解

生活 2020-10-24 09:13:01

木星的第三大月球Io被400多个活火山所覆盖,这是太阳系中火山活动最活跃的世界。

由地球上的一系列望远镜收集的新的无线电图像首次观察到了这种火山活动对月球稀薄大气层的直接影响。

一项包含从这些图像中收集的数据的研究已被接受,以供将来在《行星科学杂志》上发表。

ALMA或智利的Atacama大毫米/亚毫米望远镜阵列拍摄的图像为月球及其标志性的黄色,白色,橙色和红色调色板提供了新的视角。这些颜色是由于月亮的许多火山喷出的含硫气体在遇到冰冷表面的寒冷温度时冻结而成的。

尽管月球被火山覆盖的想法暗示艾奥将是一个炽热的天体,但艾奥的表面总是在约华氏230度的负温度下保持寒冷。

艾欧的大气是如此微弱,比地球稀薄了约十亿倍。先前对月球的观察和研究表明,这种大气层主要由二氧化硫气体组成。

加利福尼亚大学伯克利分校的天文学,地球与行星科学教授Imke de Pater在一份声明中说:“但是,尚不清楚哪个过程驱动艾奥大气的动力学。” “是火山活动,还是Io在阳光下从冰面升华(从固态转变为气态)的气体?”

研究人员使用ALMA捕获了月球进出木星阴影的图像,以了解有关月球大气的更多信息。

“当艾奥进入木星的阴影中,并且没有阳光直射时,它对二氧化硫气体来说太冷了,它凝结在艾奥表面上。在此期间,我们只能看到火山源的二氧化硫。因此,我们可以确切地看到火山活动影响了大部分大气层。”哥伦比亚大学的研究合著者兼观测天体物理学家Statia Luszcz-Cook说。

ALMA图像的清晰度揭示了来自火山的二氧化硫和一氧化硫的独特羽状流,占月球大气的30%至50%。科学家们还看到火山喷发的岩浆中常见成分氯化钾气体。研究人员认为,这表明火山之间的岩浆储层不同。

艾奥只比我们的月亮大一点,但没有什么不同。更重要的是,其环境不同于地球上发现的任何事物。

月亮以在希腊神话中宙斯和赫拉之间的战斗中被变成母牛的凡人女人的名字命名,月亮上有熔岩喷泉,可以喷到数十英里高。

艾奥火山的一些火山是如此强大,以至于可以使用地球上的大型望远镜看到它们的喷发。

表面还覆盖着熔融的硅酸盐熔岩湖。拥有如此戏剧性的景观,乘飞机旅行将是一次冒险,但您不想住在那里。

艾欧陷入木星的巨大引力和行星其他卫星(例如欧罗巴和木卫三)的拖船轨道之间,这有助于艾欧的活动。它的一些火山是巨大的,例如Loki Patera,横跨124英里。

月亮处于围绕木星的潮汐锁定轨道中,这意味着月亮的同一侧始终面朝地球。

寒冷的月亮上的热火山

ALMA的图像显示,当Io穿过木星巨大的阴影时,其气氛变得异常不稳定。这发生在艾奥围绕木星的轨道上每42小时一次。

在这些“月食”期间,艾奥的二氧化硫气体会掉落,这表明月球下部的大气层基本上会坍塌并冻结在地表上。但是当艾欧(Io)从木星的阴影中出来并接受阳光时,气体又返回了。

帕特说:“艾欧一进入太阳光,温度就会升高,所有这些(二氧化硫)冰都将升华成气体,并在大约10分钟的时间内改造大气,这比模型预测的要快。” 。

但是研究人员的数据表明,在木星的阴影下,经历温度下降时,并不是所有的二氧化硫气体都会冻结。实际上,ALMA能够从研究人员所谓的隐形火山中检测出全球范围内的二氧化硫无线电辐射,这些隐形火山不会散发烟气或检测到颗粒,而是将气体释放到足够温暖的环境中,以防止冷凝和冻结。

这些炎热的过程如何在如此寒冷的月亮上展开?木星,木卫三和欧罗巴的拖船加热了艾奥的内部,形成了释放热二氧化硫气体的火山。

最终,气体凝结并冻结在艾奥表面上厚厚的二氧化硫冰层中。该层覆盖着火山尘,形成了Io的标志色。

Luszcz-Cook说:“通过研究艾奥的大气和火山活动,我们不仅了解了火山本身,而且还了解了潮汐加热过程和艾奥的内部。”

未来的观察和研究将使研究人员能够确定Io较低大气层的温度,目前尚不清楚。

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