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2024年4月18日
几十亿年来，猛烈的火山一直在破坏木星的卫星木卫一
了解火山卫星的历史可以为早期地球的状况提供新的见解。
莎拉·怀尔德 黄色云和红色斑块覆盖的木卫一全球视图。
木星的卫星木卫一是太阳系中火山最活跃的地方。学分:美国国家航空航天局/JPL/亚利桑那大学
一项研究表明，数十亿年来，木星的卫星木卫一一直受到火山活动的影响——甚至可能是太阳系45.7亿年的全部历史。
这些发现发表在4月18日的《科学》杂志上，对寻找外星生命和理解火山卫星和行星，包括地球，都有意义。
木卫一是太阳系中火山活动最活跃的地方，其表面有数百座火山。这使得研究月球的过去变得困难。月球不断地被流动的熔岩和火山灰覆盖，掩盖了其历史的任何物理证据。火山活动的出现是因为木卫一木星的轨道与两个相邻卫星木卫二和木卫三的轨道同步。它们之间的引力相互作用使得木卫一的轨道呈椭圆形，并周期性地挤压月球的中心，导致摩擦和加热。
硫研究
当木卫一的火山爆发时，它们向大气中喷出富含硫的气体。研究人员能够使用这种硫作为“研究木卫一长期演化的示踪剂”，凯瑟琳·德·克勒尔解释道，她是帕萨迪纳加州理工学院的行星科学家，也是该研究的合著者。
德·克勒尔说，在整个太阳系中，两种硫同位素——硫-32和稍重的硫-34——之间的比率相对恒定。她和同事们利用智利的射电望远镜阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列测量了木卫一大气中的硫排放量，并计算了这两种同位素之间的比例。
他们的观察显示，木卫一失去了94-99%的原始硫。在其大气层顶部，硫同位素的比例稍微偏向较轻的变体，这些富含硫-32的气体“正在以每秒约1吨的速度从大气层顶部剥离”，德克勒尔说。数十亿年来，这种差异不断累积，木卫一的整体硫成分变得更重。通过从目前较轻的硫流失的速度进行推断，研究人员计算出木卫一的火山在它的大部分历史中都一直在喷发。
对欧罗巴的影响
这项研究还验证了一些模型，这些模型表明木卫一、木卫二和木卫三自太阳系诞生以来，或在其后不久，就陷入了同样的轨道舞蹈。德克勒尔说，这增加了木卫二在相似的时间内经历相似加热的可能性。木卫二是太阳系中有可能孕育生命的地方的一个有希望的候选者。数十亿年的加热“从长远来看将提高木卫二地下海洋的可居住性”。
“木卫一上非常热、流动的熔岩比现在在地球上发现的要热得多，”德克勒尔说，“但这被认为是地球早期历史中占主导地位的岩浆成分，当时我们有这些巨大的事件，在短时间内形成大面积的熔岩流”。“木卫一的火山活动可能给我们提供了一个了解火山活动机制和地球早期历史的窗口。”
犹他州普罗沃市杨百翰大学的行星地质学家贾尼·拉德博对这一发现表示欢迎。“木卫一的火山活动可能会更加令人兴奋——甚至更加极端——令人震惊，”她说。“研究结果显示，对木卫一的进一步探索将有助于我们揭开其他火山世界的未知历史，包括我们自己的星球。”doi::https:///10.1038/d41586-024-01138-w
参考https:///10.1126/science.adj0625科学(2024年)。
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