揭开木卫一神秘面纱，内部究竟是热的金属核，还是岩浆洋？

2024-04-27科学

#图文万粉激励计划#木星的卫星木卫一：全球岩浆洋还是热的金属核？

这张令人难以置信的木卫一红外照片，由NASA的（美国国家宇航局）朱诺号宇宙飞船拍摄于2022年6月5日，图片显示了木星的卫星木卫一表面分布有许多活跃的火山。木卫一是太阳系火山活动最活跃的天体。两个最新的研究讨论木卫一的内部是否具有一个全球性的岩浆洋或一个热的固体内核，抑或是二者兼具。图片来源: NASA/ JPL-Caltech/ SwRI/ ASI/ INAF/ JIRAM (注解：JIRAM:Juno号搭载的红外探测器，JPL-Caltech：喷气推进实验室. SwRI:美国西南研究院.ASI：All-Sky Imagers，全天空成像仪器。)

木卫一是一个火山的发电厂

木星的卫星木卫一以其数百座活火山闻名。它看起来不像太阳系其他的卫星或者行星。现在，科学家们认为木卫一可能会更加的特别，因为它具有一个岩浆洋表面或是一个热的金属固体内核。来自NASA(美国国家宇航局)的喷气推进实验室（JPL）和加州理工大学的研究人员将这些发现作为两篇文章发表在2022年12月15日于芝加哥举办的美国地球物理联盟秋季会议（AGU22）上。

木卫一不仅火山活动活跃，它还是太阳系火山活动最活跃的地点。是的，他甚至比地球火山活动更为活跃。它的表面被熔岩流和硫矿床覆盖，造成了它独特的颜色和斑驳的外观。一些人因此称木卫一为披萨卫星。

研究人员在【美国天文学会公报】第54卷第8期（2022年12月）上发表了第一篇同行评审论文，供AAS行星科学部第54次会议使用。他们为2022年9月18日至23日在西班牙格拉纳达举行的第16届欧洲行星科学大会（EPSC2022）发表了第二篇论文。在AGU22秋季会议提供了这两篇论文的摘要和信息。

第二篇文章还研究了木星的其他三颗伽利略卫星：木卫二，木卫三，木卫四的组成和地质活动。随后，尼克·奥加萨（Nikk Ogasa）在2022年12月22日为【科学新闻】撰写了关于这一有趣结果的文章。

木卫一是否具有全球性的岩浆洋？

科学家们依旧在试图证明是什么导致了木星的强烈火山作用。在木星和木卫二之间的引力拉锯过程中拉伸和挤压了木卫一。这在木卫一的内部产生摩擦热。然而，科学家们不确定这些热量是如何在木卫一内部储存或移动的。

加州理工大学喷气推进实验室的行星科学家塞缪尔·豪厄尔（Samuel Howell）是第二篇论文的主要作者，他在【科学新闻】上表示：木卫一是太阳系中火山活动最活跃的地方。但目前还不清楚这种能量是从哪里来的。

一个主要的假设是:在木卫一的表面下有一个全球性的岩浆洋。它在某种程度上类似于木卫二或土卫二的海洋。但是木卫一是热的，液体的岩浆海洋。如果岩浆洋存在于木卫一表面之下，它可能很深。加州理工学院的行星科学家大卫·史蒂文森是第一篇论文的两位作者之一，他如此说：「岩浆洋可能有100公里厚。」

预测的木卫一内部剖面图，具有岩浆洋。图片来自约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室/亚利桑那大学/迈克·雅科夫列夫/科技日报。

伽利略号之前的观测

来自于NASA（美国国家宇航局）的伽利略号之前的观测也支持岩浆洋存在的可能性。伽利略号对木卫一内部进行了磁性测量，发现它含有一层导磁层。2011年发表的一项研究表明，地表下存在岩浆洋。

然而，对于它是否真的是一个全球性的岩浆层，还是坚硬岩石中较小的岩浆囊，仍存在不确定性。研究人员将这些岩浆囊称为岩浆海绵。史蒂文森和他同样在加州理工学院的的同事，地球物理学家宫崎义行说，这种固体岩石和岩浆袋的组合太不稳定了。然而，由于存在的热量，岩浆和固体岩石会分裂成层。岩浆位于底部，而且是全球性的。文章解释道：

我们的结果表明，木卫一内预测的潮汐耗散率与维持部分熔融层在大部分参数范围内的所需的磁力计数据不一致。这表明高度熔融部分的层将迅速分离成两相，从而形成岩浆洋。除非熔体和/或固体粘度在合理范围的更高端，否则岩浆海绵将是不稳定的，因此库拉纳等人提出的高度熔融部分的层很可能是地下岩浆洋。正如史蒂文森所指出的：最后的结果是木卫一有一个岩浆洋。