揭開木衛一神秘面紗，內部究竟是熱的金屬核，還是巖漿洋？

2024-04-27科學

#圖文萬粉激勵計劃#木星的衛星木衛一：全球巖漿洋還是熱的金屬核？

這張令人難以置信的木衛一紅外照片，由NASA的（美國國家宇航局）朱諾號宇宙飛船拍攝於2022年6月5日，圖片顯示了木星的衛星木衛一表面分布有許多活躍的火山。木衛一是太陽系火山活動最活躍的天體。兩個最新的研究討論木衛一的內部是否具有一個全球性的巖漿洋或一個熱的固體內核，抑或是二者兼具。圖片來源: NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ ASI/ INAF/ JIRAM (註解：JIRAM:Juno號搭載的紅外探測器，JPL-Caltech：噴射推進實驗室. SwRI:美國西南研究院.ASI：All-Sky Imagers，全天空成像儀器。)

木衛一是一個火山的發電廠

木星的衛星木衛一以其數百座活火山聞名。它看起來不像太陽系其他的衛星或者行星。現在，科學家們認為木衛一可能會更加的特別，因為它具有一個巖漿洋表面或是一個熱的金屬固體內核。來自NASA(美國國家宇航局)的噴射推進實驗室（JPL）和加州理工大學的研究人員將這些發現作為兩篇文章發表在2022年12月15日於芝加哥舉辦的美國地球物理聯盟秋季會議（AGU22）上。

木衛一不僅火山活動活躍，它還是太陽系火山活動最活躍的地點。是的，他甚至比地球火山活動更為活躍。它的表面被熔巖流和硫礦床覆蓋，造成了它獨特的顏色和斑駁的外觀。一些人因此稱木衛一為披薩衛星。

研究人員在【美國天文學會公報】第54卷第8期（2022年12月）上發表了第一篇同行評審論文，供AAS行星科學部第54次會議使用。他們為2022年9月18日至23日在西班牙格拉納達舉行的第16屆歐洲行星科學大會（EPSC2022）發表了第二篇論文。在AGU22秋季會議提供了這兩篇論文的摘要和資訊。

第二篇文章還研究了木星的其他三顆伽利略衛星：木衛二，木衛三，木衛四的組成和地質活動。隨後，尼克·奧加薩（Nikk Ogasa）在2022年12月22日為【科學新聞】撰寫了關於這一有趣結果的文章。

木衛一是否具有全球性的巖漿洋？

科學家們依舊在試圖證明是什麽導致了木星的強烈火山作用。在木星和木衛二之間的重力拉鋸過程中拉伸和擠壓了木衛一。這在木衛一的內部產生摩擦熱。然而，科學家們不確定這些熱量是如何在木衛一內部儲存或移動的。

加州理工大學噴射推進實驗室的行星科學家山繆爾·豪厄爾（Samuel Howell）是第二篇論文的主要作者，他在【科學新聞】上表示：木衛一是太陽系中火山活動最活躍的地方。但目前還不清楚這種能量是從哪裏來的。

一個主要的假設是:在木衛一的表面下有一個全球性的巖漿洋。它在某種程度上類似於木衛二或土衛二的海洋。但是木衛一是熱的，液體的巖漿海洋。如果巖漿洋存在於木衛一表面之下，它可能很深。加州理工學院的行星科學家大衛·史蒂文森是第一篇論文的兩位作者之一，他如此說：「巖漿洋可能有100公裏厚。」

預測的木衛一內部剖面圖，具有巖漿洋。圖片來自約翰斯·霍普金斯大學套用物理實驗室/亞利桑那大學/麥克·雅科夫列夫/科技日報。

伽利略號之前的觀測

來自於NASA（美國國家宇航局）的伽利略號之前的觀測也支持巖漿洋存在的可能性。伽利略號對木衛一內部進行了磁性測量，發現它含有一層導磁層。2011年發表的一項研究表明，地表下存在巖漿洋。

然而，對於它是否真的是一個全球性的巖漿層，還是堅硬巖石中較小的巖漿囊，仍存在不確定性。研究人員將這些巖漿囊稱為巖漿海綿。史蒂文森和他同樣在加州理工學院的的同事，地球物理學家宮崎義行說，這種固體巖石和巖漿袋的組合太不穩定了。然而，由於存在的熱量，巖漿和固體巖石會分裂成層。巖漿位於底部，而且是全球性的。文章解釋道：

我們的結果表明，木衛一內預測的潮汐耗散率與維持部份熔融層在大部份參數範圍內的所需的磁力計數據不一致。這表明高度熔融部份的層將迅速分離成兩相，從而形成巖漿洋。除非熔體和/或固體粘度在合理範圍的更高端，否則巖漿海綿將是不穩定的，因此庫拉納等人提出的高度熔融部份的層很可能是地下巖漿洋。正如史蒂文森所指出的：最後的結果是木衛一有一個巖漿洋。