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距离木星最近的卫星Io，其“火山月亮”的名号从何而来？

来源：生活好品牌时间：2020年11月25日 09:29

原标题：距离木星最近的卫星Io，其“火山月亮”的名号从何而来？

作者：石兰（抄袭必究）

木星和我们所居住的地球有所不同，它的卫星远不止一个，并具有标志性的特征，比如，被称作木卫一的Io（艾奥）。它也是木星的第五个月亮，这是一个大约已经拥有45亿年寿命的星球，由于其轨道被整齐地锁定，导致了它面向木星的一侧总是保持不变。哪怕是放眼于整个太阳系， Io也是这些天体中火山活动最强的地方，其火山向上喷射的硫磺，甚至可以达到300公里之高，从而形成了其表面液态岩石泛滥和熔岩湖泊这样的自然景观。与木星的其他卫星相比，Io和木星之间的距离相对更近，它具有怎样与众不同的特征，其“火山月亮”的名号又从何而来？

Io上的众多火山是如何形成的

在Io的内部，主要是由硫化铁或铁核心，以及棕色的硅酸盐外层所组成，这便是为什么该行星呈现出的斑点颜色，总是包含黑色、橙色、白色和红色这几种。就其最明显的特征而言，那就是它所拥有的火山，在Io的表面上有很多火山，其表面的那些疤痕被像“痘痘”一样的火山给填满了。而之所以该行星会有如此多的火山形成，主要是因为所谓的潮汐加热现象，其不规则的椭圆轨道还会增强这种潮汐活动，Io的内部因为行星的巨大重力而被拉伸；与此同时，这个过程还导致了液态岩浆的形成，并在积蓄了足够的压力之后冲击地表。

不同于月亮和地球，潮汐散溢是Io内部热源的主要来源，而这样的热化过程又跟木星和Io之间的距离、内部构造、轨道离心率、物理构造这几方面有关。目前，科学家们在该月球上绘制了大约150座火山，其中一些火山的爆发能够高达400公里。正是这些频繁的火山活动，造就了Io的气氛主要由二氧化硫所构成，并且，科学家们还能时不时的看到新的热点。那些爆发的火山，时常会产生伞形的流束，数百座火山中心和四处流窜的熔岩流甚至可以达到数百公里。从火山口表面出气孔喷发出的岩浆，在发生膨胀之后，所形成的熔岩流成为了Io上的另一种主要火山地形。

火山活动与运行轨道有何关联

科学家们一直有一个疑问，那就是这些火山的活动周期，与木星绕Io轨道之间有怎样的关联。在进行这项研究的过程中，同时还考察了目标火山过去三十年的观测资料，因为如此复杂的火山活动，并不一定会遵循这些轨道的既定趋势。首先，科学家们确定了Io大约1.77个地球日的轨道细节。如果只需要观察Io在什么时间处于视线范围以内，那么在较短的时间内，研究人员就可以通过望远镜对轨道的影响进行非常详细的观察；但探索的难点就在于，还有达到数百天范围的缓慢周期，正如其他卫星也在拉动Io一样，它会被嵌入到轨道以内，这些特别的周期都很可能影响该行星所经历的潮汐加热过程。科学家表示，这个过程不仅是对火山活动模式的有趣探索，更能反映出遵循特定模式的火山活动应该如何通过潮汐加热来实现。

由此我们可以得出，如果希望在探测的过程中它们就能显示出特定的模式，那么，我们需要在地表的某个特定地方进行等待，而不是任何其他地方的火山。为了弄清这个问题，科学家们对火山Loki的活动进行了详细的分析和观察，并通过结果数据得出，在它的活动中有两个可能受到潮汐加热影响的周期，它们分别持续了454天和480天，而这两个特殊的数字都接近于Io调整后的轨道周期。研究人员认为，这样的发现意义本身不在于轨道周期相关的循环，尽管它与Io的速度几乎一致。实际上，这样的循环对于火山而言更具有重要性的意义，因为这些就是火山实际演变的时间尺度。并且，关于Loki这些正在发生的这些过程，科学家们认为最合理的解释应该是：1.77天的轨道周期速度，并不能让火山的管道来响应潮汐加热，相反，是那些较慢的周期给火山带来了影响。

为何要进行Io的火山活动研究

正因为木星卫星Io是太阳系中最具火山活力的物体，短短几年的时间内，科学家们就通过望远镜跟踪了数百个活火山的活动，而其中较为强大的火山热点也达到了数十个之多，其中一些火山的爆发甚至还会引发其他爆发，而这个影响范围可以达到数百英里。在对这些火山的观察中，科学家们最关注的信息包括其主动喷发和冷却熔岩流的热量，目的是为了确认在爆发时，Io上单个火山产生的温度和总输出功率具体是多少。其实，了解火山Loki的工作方式，本身的意义并不只是掌握这个怪异月亮的基本信息，对于人类而言，地球和Io是让我们可以相对更轻松地研究火山的两个特殊世界。

在后续的研究中，科学家们还将进一步研究Loki，以更加清晰的掌握Io的轨道周期是如何控制它的活动，然后根据得出的时间线来精确计算出该火山的爆发时间。科学家们认为，虽然潮汐加热并没有给地球带来强烈影响，但在行星科学这个更大的背景下，对这些现象的研究却具有特别重要的意义，比如，在我们的太阳系系统中，以及其他行星系统。对于我们而言，Io就是一个地外世界，对于它的一系列研究都是科学家们在地球上无法做到的，通过对这些外星世界的研究，我们的认知就不会总以地球为中心来概括其他世界，更能有效地拓宽我们对地球物理学的理解。

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