http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2014-08-08
去年8月份，在短短两周的时间里木卫一上连续发生了3次大规模的火山爆发事件，在近红外波段上可以清晰观测到其释放出的巨大热量
不同波段上观测到的木卫一火山爆发，图像由凯克望远镜拍摄。木卫一是太阳系中除了地球之外唯一一颗目前仍然存在活跃火山活动的星球
新浪科技讯 北京时间8月7日消息，据美国宇航局网站报道，在去年8月份的两个星期时间内，木星4颗伽利略卫星之一的木卫一上连续发生了三次大规模的火山喷发事件。这让科学家们开始思考，类似这样的爆发事件，其发生的频率是否可能要比我们原先设想的更加频繁。这样的爆发会将星体表面的物质抛射到数百公里的太空之中。
艾姆克·帕特(Imke de Pater)是美国加州大学伯克利分校天文学教授，也是描述这一系列爆发事件其中一篇论文的第一作者。他说：“我们一般认为每隔一到两年可能会发生一次较大规模的爆发事件，并且一般都不会像这次这么明亮。而这次我们一下子就观测到3次明亮的爆发，这可能表明如果我们的观测进行的更加频繁，那么我们可能将会发现木卫一表面更多类似的爆发事件。”
木卫一“艾奥”是木星四颗伽利略卫星中最靠内侧的一颗，其直径约3630公里。除了地球之外，木卫一是太阳系中唯一一颗被证实存在频繁火山活动的星球。由于木卫一的引力较弱，大型爆发事件产生的碎屑喷发物会上升到很高的位置上。
阿什利·戴维斯(Ashley Davies)是美国宇航局喷气推进实验室的一名火山学家，他是帕特长期的同事，同时也是这几篇论文的合著者。他表示这次爆发事件与此前观测到的爆发事件一样，在很短的时间内就有多达数十立方英里的大量物质被抛射到数百英里的高空之中。他说：“然而此次木卫一上的数次爆发又属于那种较为罕见的类型，因为其规模巨大，在热辐射波段极其明亮。从木卫一地表裂隙中喷发的岩浆拥有巨大热量，并很快覆盖木卫一地表的广大区域。”
所有这3次爆发事件，包括在2013年8月29日发生的规模最大的一次爆发，都被归入“火帘”(curtains of fire)一类，因其属于裂隙式喷发，岩浆从长达数英里的裂隙中喷涌而出，仿佛一道明亮高温的火帘。
此次发表的论文其中一篇的第一作者是加州大学伯克利分校的博士生凯瑟琳·科利尔(Katherine de Kleer)，其合著者为该校天文学家马特·亚当科维奇(Máté Ádámkovics)。而另一篇文章的合著者中还包括亚当科维奇以及美国宇航局/加州理工学院系外行星科学研究所的大卫·西拉迪(David R. Ciardi )。这两篇文章目前已经被《伊卡鲁斯》杂志接受，即将发表。
西拉迪专门致力于对系外行星的研究，但当他在夏威夷的凯克天文台进行拍摄工作时，他帮帕特拍摄了相关的红外波段图像。他说：“我将这视为一次很好的机会，将太阳系的形成于演化过程更好的联系在一起。而更好的理解我们太阳系的运作将帮助我们理解所有其他类似系统，反过来也是一样。”
帕特在2013年8月15日发现了最早的两次爆发事件，其发生的位置位于木卫一的南半球区域，其使用的设备是凯克-II望远镜近红外相机(NIRC2)配合自适应光学系统。凯克望远镜一个两台(凯克I以及凯克II)，均为口径达到10米的超级地基望远镜。其中最明亮的一次爆发发生在木卫一上一座盾状火山(Rarog Patera)附近，计算显示其产生了覆盖大约130平方公里，厚度约10米的大量熔岩流。另外一次喷发的发生位置则位于一座名为“Heno Patera”的盾状火山，喷发产生的熔岩流覆盖了约310平方公里的区域。
帕特随后发现了第三次爆发事件，这次爆发更加明亮——也是木卫一上迄今观测到的最明亮的爆发事件之一，时间是在2013年的8月29日，他观测使用的设备包括采用自适应光学技术的北双子望远镜配合近红外成像仪，以及美国宇航局近红外望远镜设施(IRTF)配合近红外光谱仪设备。科利尔利用双子望远镜以及IRTF获得的数据分析发现木卫一上发生的这些喷发，其温度远高于地球上今天典型的岩浆喷发事件，她指出这表明“其岩浆成分与地球形成初期的岩浆成分相类似。”
戴维斯已经发展处一套可用来计算基于光谱观测数据反演熔岩喷发量的模型。他表示：“这将帮助我们理解这些事件过程，它们帮助塑造了所有类地行星的表面，其中也包括地球和月球。”
木卫一上的火山最早是在1979年被发现的。随后美国宇航局的伽利略号飞船在1996年首次飞掠木卫一附近时又对这一现象进行了细致观测。地面望远镜的观测同样证明木卫一上频繁发生火山喷发事件，并在其地表形成很多熔岩湖泊和熔岩流。在1978年至2006年期间一共观测到13次大型喷发事件，但实际数量可能要远远超过这一水平，因为只有很少的一部分天文学家——其中包括帕特，致力于对木卫一的定期观测。
木卫一上发生的喷发事件很可能与塑造了内太阳系行星表面过程的早期岩浆活动相似，如发生在地球与金星早期的岩浆活动过程。戴维斯表示：“我们正将木卫一作为一座火山实验室，借此我们可以一窥类地行星的过去，并理解这样的大型喷发是如何产生的，以及它们发生的速度有多快，持续时间有多久。”
在第三篇已经被接受，即将在《伊卡鲁斯》发表的文章中，帕特，戴维斯以及他们的同事们总结了十年来使用夏威夷的凯克-II望远镜以及双子望远镜对木卫一进行的观测成果。根据这些数据制作的木我一表面地图显示，在2001年至2010年期间，其表面有至少20多个所谓“热点”(hot spots)的位置发生了显著变化。
研究组希望每年定期对木卫一开展观测，从而了解其火山喷发的规律性，限定其岩浆成分，并精确绘制最近产生的熔岩流分布状况，观察其随时间推移产生的变化。这些信息对于理解其背后与内部加热/冷却过程有关的物理过程至关重要。
这项研究工作的资金由美国国家自然科学基金会(NSF)以及美国宇航局外行星研究，行星地质与地球物理研究项目提供资助。喷气推进实验室(JPL)隶属于加州理工学院，其负责伽利略号飞船的管理工作。(晨风)
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