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科学家揭示了Io的“错位”奥秘。火山

发布时间:2018-05-16  点击数:[2]

em一篇新发表的研究报告探讨了Io“错位”火山的奥秘,揭示了它与流体流动产生的热量和固体潮汐产生的热量之间的相互作用有关。 / em

潮汐流在熔岩或岩浆的海底,可以解释为什么木星的月亮似乎在“错误”的地方有火山。美国宇航局新的研究表明,海平面以下的潮汐应力卫星可能更为常见,持续时间比预期的要长。这种现象适用于由岩浆或水制成的海洋,可能增加宇宙其他地方生命的可能性。

“这是第一次详细研究Io地下岩浆海洋中的流体潮产生的热量和分布,”马里兰大学的罗伯特·泰勒说,“大学园和美国宇航局戈达德太空飞行中心在格林贝尔特,马里兰州。 “我们发现,我们的流体潮模型预测的潮汐加热模式能够产生在Io上实际观测到的地表热模式。”Tyler是2015年6月发表在这份研究报告上的论文的主要作者,发表在Astrophysical Journal Supplement系列。

Io是太阳系中最具火山活跃性的世界,有数百个喷发火山的喷泉喷射高达250英里(约400公里)的熔岩喷泉。激烈的地质活动是由木星的大规模引力与其他较小但精确计时的引力之间的引力引起的热量引起的,这些引力来自欧罗巴,一个邻近的月球与Io的距离远离木星。 Io的轨道更快,每次Europa完成一次就完成两个轨道。这个正常的时间意味着Io在相同的轨道位置感受到来自其邻居的最强的引力拉动,这将Io的轨道扭曲成椭圆形。这个修改后的轨道使得Io在木星周围移动时发生弯曲,从而导致Io内的物质移动位置并通过摩擦产生热量,就像摩擦手一起轻快地使它们变暖一样。

以前关于这种热在Io内产生的理论将月亮看作一种坚固但可变形的物体,有点像粘土。然而,当科学家们将使用这种假设的计算机模型与Io上的实际火山位置地图相比较时,他们发现大部分火山与模型预测应该产生最强烈热量的东部偏离30至60度。

这种模式过于一致,无法将其描述为一个简单的异常,例如岩浆沿对角线穿过裂缝并在附近爆发。马里兰大学的Wade Henning和NASA Goddard说:“很难解释我们在这么多的火山中看到的规则图案,都沿相同的方向转移,只用我们的经典固体潮汐加热模型。的论文。

Io错位火山的奥秘要求不同的解释 - 这与流体流动产生的热量和固体潮的热量之间的相互作用有关。

亚利桑那大学图森分校的合作者克里斯托弗汉密尔顿说:“流体 - 尤其是粘性(或粘稠)流体 - 可以通过摩擦耗散能量产生热量。”该团队认为大部分海洋层可能是部分熔融的浆体或混合了熔融岩石和固体岩石的基质。由于熔融岩石在重力作用下流动,它可以旋转并摩擦周围的固体岩石,产生热量。汉密尔顿说:“这一过程对于层厚度和粘度的某些组合可能非常有效,可以产生共振,从而提高产热量。”

该团队认为,流体和固体潮汐加热效应的结合可能最好地解释了在Io上观测到的所有火山活动。 “混合模型的流体潮汐加热部分最能解释火山活动的赤道偏好和火山浓度的东移,而同时深部地幔中的固体潮汐加热可以解释高纬度地区火山的存在,”他说。亨宁。 “固体和流体潮汐活动都会产生有利于彼此存在的条件,因此以前的研究可能只是Io的一半。”

这项新工作对寻找外星生命也有影响。太阳系外部的某些卫星如欧洲卫星和土星卫星土卫二,在结冰的地壳下藏有大量液态水。科学家认为,如果有其他关键成分被认为是必需的,例如化学上可用的能源和原材料,并且它们存在足够长的时间以形成生命,那么生命可能源于这些海洋。这项新工作表明,无论是由水还是由其他液体组成的这种海底海洋,在我们的太阳系内外都将比我们预期的更为常见和持续时间更长。

正如定时推动摆动会使它变得更高一样,海洋可能会陷入共振状态,有时会通过潮汐流产生大量的热量。 Hamilton表示:“地下海洋中加热或冷却速率的长期变化可能会产生海洋层厚度和粘度的组合,产生共振并产生相当大的热量。 “因此,这种潜藏的海洋如何能够生存下去并不是那么神秘,而是如何消亡。因此,Io和其他卫星内的海底海洋甚至比迄今为止我们所能观测到的更普遍。“

该研究得到了美国宇航局外太空研究计划的资助。

出版物:罗伯特H.泰勒等人,“木星月球内岩浆海中的潮汐加热Io”,天体物理学杂志增刊系列,2015,218,22; DOI:10.1088 / 0067-0049 / 218 /22分之2

资料来源:美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心William Steigerwald

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