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旅行者在距地球7亿千米的深空,发现从未见过画面,火山正在喷发

奇趣科学探秘

2022-05-17 15:02陕西

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NASA应该很庆幸当年执行的旅行者计划,因为它所留下的遗产,一直到现在仍然在发挥着重要作用,而在1979年3月5日飞掠木星系统时的发现,直接让NASA的科学家震惊不已,因为在旅行者一号传回的照片中,木卫一艾奥的火山正在喷发中!

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旅行者一号匆匆一瞥的木星之旅

旅行者一号的目的地并非是木星,它的目的地在远方!这是NASA为数不多的在规划前没有明确指定目的天体的任务,因为它的任务是飞出太阳系,而木星只是在它去往远方的匆匆过客!

1977年9月5日,旅行者一号晚二号大约半个月时间,从卡纳维尔角由泰坦3号E运载火箭直接送上了脱离地球的轨道,尽管它比二号晚出发半个月,但它选择的轨道比一号要更短,脱离地球时也更快,因此它在到达木星轨道前,就已经超过了半个月前出发的二号!

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火星轨道外侧:一号超过二号

使得旅行者二号错失了可能是太阳系探测史上可以名垂青史的发现,旅行者横跨了大约7亿千米的地木轨道距离,在1979年3月5日从2.06万千米的距离上飞掠木卫一(艾奥)的,在这个从小到大,又从大到小的数天时间里,旅行者一号拍摄了艾奥的大量照片!

旅行者1号拍摄的包涵盖艾奥南极区的拼接图

艾奥是最靠近木星的一颗卫星,直径3642千米,比月亮还要大一些,伽利略在发明望远镜后第二个观测目标就是木星系统,它是四颗伽利略卫星之一!当这些照片通过旅行者一号探测器3.7米的高增益天线传回地球后,科学家发现了木卫一上很多奇怪现象!

木星和艾奥

这木卫一看起来就像一个早期地球的模样,有很多彩色的斑点,但却很少看到撞击坑,分辨率最高的图像显示木卫一表面有一些奇怪的凹坑,还有一些高山却比珠峰还高,甚至还有熔岩流过的痕迹!

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此时旅行者探测器的计划的工程师琳达·蒙娜碧朵发现在有一张照片中,漆黑深空中艾奥的剪影,有一束奇怪的羽流状从表面喷出,进而去搜寻整个旅行者拍摄的照片,发现有9张有这种羽流状喷出物!科学家才恍然大悟,这就是我们地球上常见的火山!在太阳系其他天体上发现活火山,让科学家有点懵,一种不真实的感觉油然而生!

旅行者二号在7月9日以113万千米的距离上飞掠了艾奥,尽管距离比较远,但对于科学家所关注的9个火山喷发点中,有8个仍然活跃,并且短短数月不见,艾奥就已经发生了目视可见的表面变化!

木卫一艾奥为什么会存在活火山?

木卫一是除了地球以外,短时间内能发生重大变化的岩石质天体了,甚至它比地球变化更甚,因为它几乎就没什么大气层,产生的变化直接就是表面特征变化,而地球,大部分都是大气运动产生来滥竽充数的!

跟月球差不多大的天体,火山是怎么发生的?

月球的直径是3470千米,一直以来月球上都静悄悄的,几十亿年来除了刚形成那会的运动外,后面就只有小行星偶尔来光顾下了,而艾奥比它大了一丢丢,几乎天天都在发生变化!这动力到底来自哪里?

木星是艾奥火山活动的罪魁祸首

当科学家看到艾奥火山活动的照片后,确实有那么一下愣神,但静下心来想想也就明白了,因为艾奥距离木星太近了,它不但被木星潮汐锁定,而且还和其它几颗卫星形成了轨道共振!当然这些都不是木卫一火山产生的原因!

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伽利略卫星的轨道共振

木卫一的椭圆轨道和直径14万千米的木星对其的潮汐力,是木卫一内部热量的来源,一般像地球那么大的行星,热量来自于引力坍缩和放射性物质衰变。而木星的潮汐力在艾奥椭圆轨道上产生的近木点和远木点有很大的差异,因此岩层的摩擦导致的热量,其足以在内部融化岩石,产生火山喷发,因此木卫一的活跃是太阳系里首屈一指的,这都是木星在背后默默的给它加油!

木卫一的近木点为42万千米,远木点42.34万千米,在木星表面观测,和月亮在地球上看差不多,不过木卫一的轨道在潮汐散逸下,很快的就会圆化,以后火山频度可能就越来越低了。

伽利略探测器对艾奥的观测

两个旅行者对只是飞掠木星,无法仔细观测,因此留下了太多的谜团,心痒痒的科学家一直处心积虑要对木卫二来一次全方位观测,事情终于在1989年10月18日成行,伽利略木星探测器由亚特兰蒂斯号航天飞机带上太空,在近地轨道上点燃火箭,飞向了目的地木星!

伽利略探测器:实际中高增益天线未展开

由于木星有一个强大的辐射带,而艾奥则刚好在这条辐射带内,因此伽利略探测器在1995年抵达木星后,与艾奥近距离接触的机会并不多,在伽利略寿命期内总共只有十一次接触,但有7次是百公里级的近距离接触,因此伽利略有很多大发现!

比如伽利略主要观测了皮兰火山爆发,确认它的喷出物是硅酸盐的岩浆和富含镁的铁镁质和超铁镁质成分与硫磺和二氧化硫组成,与地球上火山喷出物是二氧化碳和水的赶脚有点类似!并且在伽利略的数次任务间,艾奥的表面都发生了目视可见的明显变化,这证实了艾奥火山的频繁程度,简直不可想象,另外还证实艾奥存在极光!

在伽利略号和新视野号相隔八年观察到的表面特征变化

后续还有前往太阳系边陲的新视野号飞掠任务,它在2007年2月28日途中曾接近木星和木卫一艾奥,观测到了括陀湿多火山口的巨大喷出物,这是自1979年来艾奥最大的火山喷发,最近的朱诺号也能对艾奥有一些观测,但仅限于近红外线分光仪(JIRAM)提供艾奥的火山活动。

哈勃以及地面望远镜的观测

艾奥的火山喷发甚至夸张到能让哈勃望远镜看到,在红外波段上直接就能看到它表面发生的巨大变化,如果有一天在艾奥上登陆,我们将看到比黄石火山喷发规模还要大的艾奥火山喷发。

木星系中的无限可能:木卫二欧罗巴

木星卫星中除了脾气暴躁的木卫一外,还有表面冰冷,内心温暖的木卫二欧罗巴,它表面覆盖着巨大的冰壳,但在厚厚的冰壳下就是温暖的海洋,据哈勃观测到的光谱分析,应该是一个含盐海洋,几乎就和地球上的海洋差不多。

2016年2月至2017年7月观察到的Io月球热点的红外图像

而这个海洋的热量来源,也是木星的超吸引力加热所致,所以早就有科学家怀疑,木卫二的海洋中早已演化出了生命,也许我们某一天登陆木卫二时,还得带上一个渔网!

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