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木衛一
0 票數:0 #衛星#
木衛一,是太陽系第四大衛星,是木星的四顆伽利略衛星中最靠近木星的一顆衛星,質量 8.9319×10的22 次方千克,直徑 3637.4km,比月球略大一點點,由于距離木星非常近,平均只有42萬公里,其表面環境極其惡劣,火山活動和超強地震頻發,地表形態塑造周期較短。它的名字來自眾神之王宙斯的戀人之一:艾奧,是赫拉的女祭司。
詳細介紹(shao) PROFILE +

簡介

物理特性

與(yu)(yu)不少外(wai)太陽(yang)系(xi)的(de)衛星不同,木衛一與(yu)(yu)類地行星有不少相似(si)的(de)地方,其(qi)表層(ceng)由(you)硅酸鹽熔(rong)巖所(suo)構成,根據伽(jia)利略號所(suo)觀測的(de)數(shu)據中,它的(de)內核(he)可能(neng)由(you)硫化鐵所(suo)組成,其(qi)半(ban)徑估計最少有900公里。

人(ren)們(men)(men)(men)以(yi)前一直認為(wei),木衛(wei)一表面定(ding)擁(yong)有不(bu)少環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)山。可是(shi)(shi)從(cong)旅行者1號于(yu)1979年傳回地球(qiu)(qiu)的照片中,木衛(wei)一表面的環(huan)(huan)形(xing)(xing)(xing)山并不(bu)多(duo),并非如人(ren)們(men)(men)(men)所想(xiang),這(zhe)是(shi)(shi)因為(wei)其(qi)火山活(huo)動使它的地形(xing)(xing)(xing)不(bu)斷改變。于(yu)是(shi)(shi),人(ren)們(men)(men)(men)便把(ba)它不(bu)斷更新(xin)的表面看(kan)成是(shi)(shi)“年輕(qing)”的,因為(wei)這(zhe)些地形(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)新(xin)近形(xing)(xing)(xing)成;相反(fan),月球(qiu)(qiu)表面滿布隕石坑,并保留了數十億年,人(ren)們(men)(men)(men)便把(ba)月球(qiu)(qiu)的表面看(kan)成是(shi)(shi)“年老”的。

除了火(huo)山外,木衛一其他的(de)景觀,僅有(you)一些(xie)普通的(de)山脈、溶化(hua)硫(liu)湖泊(bo)、深(shen)度達(da)數百(bai)公(gong)里的(de)破(po)火(huo)山口,以及長達(da)數百(bai)公(gong)里的(de)低黏度液體在流動,可能是液態硫(liu)或(huo)是硅(gui)酸鹽。此外,木衛一的(de)硫(liu)磺及其化(hua)合物擁有(you)多種不同的(de)顏色,形成了它獨特多變的(de)外觀。

科學家從(cong)兩艘旅(lv)行(xing)者號傳回的(de)(de)(de)多(duo)張照片作出分析,相信木(mu)衛(wei)(wei)一表面的(de)(de)(de)熔(rong)巖(yan)(yan)流(liu),主要(yao)由(you)融化了(le)的(de)(de)(de)硫化物所組成。但是從(cong)地面的(de)(de)(de)紅外線研究結果(guo)中,測(ce)得(de)木(mu)衛(wei)(wei)一熱(re)點(dian)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)可高達2000K,比硫的(de)(de)(de)沸點(dian)還要(yao)高出1300K,因此有指這些(xie)熔(rong)巖(yan)(yan)不(bu)太(tai)(tai)可能(neng)是硫,木(mu)衛(wei)(wei)一的(de)(de)(de)整(zheng)體(ti)平均(jun)溫度(du)(du)為130K,比熱(re)點(dian)溫度(du)(du)低得(de)多(duo),而最(zui)新的(de)(de)(de)理(li)論(lun)也指出那(nei)些(xie)熔(rong)巖(yan)(yan)流(liu)是由(you)硅酸鹽(yan)組成。根據哈勃太(tai)(tai)空望(wang)遠鏡的(de)(de)(de)觀測(ce)結果(guo),這些(xie)物質可能(neng)富含金屬(shu)元素鈉,在(zai)不(bu)同(tong)(tong)地方也可能(neng)含有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)物質。

木衛(wei)一(yi)大(da)氣(qi)層極端稀薄,只(zhi)有地(di)球大(da)氣(qi)壓力的(de)十億分之一(yi),主要的(de)成分是二氧化硫,氯化鈉、一(yi)氧化硫及氧也有少許。

其他伽利略衛星均擁有固態水,木衛一所含的水卻極少,人們認為是早期的木星溫度很高,其熱力可以(yi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)木衛(wei)一上的(de)水,但其他大(da)型衛(wei)星(xing)的(de)水則不(bu)足以(yi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)。

它所有活動所需要的能量可能來自于它與木衛二、木衛三及木星之間的交互引潮力。這(zhe)三顆衛(wei)(wei)星的(de)共動關(guan)系固(gu)定,木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)的(de)公轉周期是木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)的(de)一(yi)(yi)(yi)半,后者是木(mu)(mu)衛(wei)(wei)三的(de)一(yi)(yi)(yi)半。雖然木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)就像(xiang)地球的(de)衛(wei)(wei)星月球一(yi)(yi)(yi)般,只用(yong)固(gu)定的(de)一(yi)(yi)(yi)面朝向其主(zhu)星,由于木(mu)(mu)衛(wei)(wei)二(er)與木(mu)(mu)衛(wei)(wei)三的(de)作(zuo)用(yong)使它有一(yi)(yi)(yi)點(dian)點(dian)不穩(wen)定。它使木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)(yi)(yi)扭動、彎(wan)曲,大約有100米長,并在復(fu)原扭曲的(de)循環中產(chan)生(sheng)能(neng)量。

木(mu)衛一(yi)同(tong)樣切割木(mu)星的(de)磁(ci)場線,生(sheng)(sheng)成(cheng)電流。對于引潮力而(er)言由此(ci)產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)能量不多,但電流的(de)功率仍有1兆(zhao)瓦特(te)。它也剝去(qu)了一(yi)些木(mu)衛一(yi)的(de)物質,并在木(mu)星周圍產(chan)生(sheng)(sheng)強烈(lie)的(de)凸起(qi)狀輻射。在凸出面中脫離的(de)粒子部(bu)分地造成(cheng)了木(mu)星的(de)巨大磁(ci)層。

物理特征

大小: 3,660.0 × 3,637.4 × 3,630.6 km

赤道表(biao)面引力: 1.796 m/s2(0.183 g)

宇宙(zhou)速度: 2.558 km/s

自轉(zhuan)周期: 同(tong)步的(de)

赤道旋轉速率: 271 km/h

反照(zhao)率: 0.63 ± 0.02

表面(mian)溫度:平均(jun) 130K ;最大(da) 2000 K

星(xing)等: 5.02 (沖(chong))

軌道資料

近拱(gong)點: 420,000 km (0.002 807 AU)

遠拱(gong)點: 423,400 km (0.002 830 AU)

平均軌道半徑(jing): 421,700 km (0.002 819 AU)

軌道離心率: 0.0041

軌道(dao)周期: 1.769 137 786 d (152 853.504 7 s, 42 h)

平均公(gong)轉速度: 17.334 km/s

軌(gui)道(dao)傾角(jiao): 2.21° (對黃(huang)道(dao))

0.05°(對木(mu)星的赤道(dao))

衛星所屬星球: 木(mu)星

結構

艾奧比(bi)地球的衛星(xing)月(yue)(yue)球略(lve)(lve)大(da)一些,它的平均半(ban)徑是1,821.3公里(比(bi)月(yue)(yue)球大(da)約5%),質量(liang)是8.9319×10公斤(大(da)約比(bi)月(yue)(yue)球多21%)。它的形狀略(lve)(lve)為橢球,而它最長的軸是指向(xiang)木星(xing)的。在(zai)伽利略(lve)(lve)衛星(xing)中,艾奧的質量(liang)和體積都比(bi)蓋尼米德(de)和卡里斯(si)托小,但比(bi)歐羅巴大(da)。

內部

主要由(you)硅(gui)酸(suan)鹽巖石和(he)(he)(he)鐵(tie)組(zu)成(cheng),艾(ai)奧(ao)(ao)在外太陽系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)中比(bi)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)都更接近(jin)類(lei)地行(xing)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)主體(ti),其(qi)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要由(you)碎冰(bing)和(he)(he)(he)硅(gui)酸(suan)鹽混合(he)組(zu)成(cheng)。艾(ai)奧(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)密度(du)為3.5275g/cm是太陽系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)中密度(du)最(zui)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de);明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)其(qi)他的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)伽(jia)利略衛(wei)星(xing)高,也比(bi)地球的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)月球要高。根據(ju)旅行(xing)者號(hao)(hao)和(he)(he)(he)伽(jia)利略號(hao)(hao)測量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衛(wei)星(xing)質(zhi)量(liang)、半徑和(he)(he)(he)四極引力系(xi)(xi)數(shu)(關于質(zhi)量(liang)在內(nei)部(bu)(bu)(bu)如何分(fen)布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)值)建立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)模型,建議(yi)它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu)和(he)(he)(he)外部(bu)(bu)(bu)之間是有所(suo)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),富含(han)硅(gui)酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外殼(ke)和(he)(he)(he)內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地幔,鐵(tie)或硫化鐵(tie)-富含(han)在核(he)心(xin),金屬核(he)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)大約占了艾(ai)奧(ao)(ao)質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)20%。依據(ju)核(he)心(xin)中硫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang),如果(guo)完全由(you)鐵(tie)組(zu)成(cheng),核(he)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)半徑在350至(zhi)650公里(li)(220至(zhi)400英(ying)里(li))之間;如果(guo)由(you)鐵(tie)和(he)(he)(he)硫混和(he)(he)(he)組(zu)成(cheng),核(he)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)半徑則在550至(zhi)900公里(li)(310至(zhi)560英(ying)里(li))。伽(jia)利略號(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)強計沒有測出艾(ai)奧(ao)(ao)內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磁(ci)場,所(suo)以認為核(he)心(xin)沒有對流。

模型也建議艾奧內部的(de)(de)組(zu)成(cheng),地(di)(di)幔至少(shao)有(you)(you)(you)75%由(you)富(fu)含(han)鎂(mei)的(de)(de)礦物橄欖(lan)石組(zu)成(cheng),并且有(you)(you)(you)大量類似(si)于L球(qiu)粒隕(yun)石和(he)LL球(qiu)粒隕(yun)石的(de)(de)隕(yun)石,并且有(you)(you)(you)更高(gao)的(de)(de)鐵含(han)量(相較于地(di)(di)球(qiu)的(de)(de)衛星月球(qiu)的(de)(de)硅,但仍比火星低)要(yao)維持在艾奧上觀察到(dao)的(de)(de)熱流,10-20%的(de)(de)地(di)(di)幔也許是(shi)溶解(jie)的(de)(de),但觀察到(dao)高(gao)溫的(de)(de)火山(shan)作用(yong)(yong)地(di)(di)區,也許有(you)(you)(you)更高(gao)的(de)(de)被(bei)熔解(jie)比例。由(you)于廣(guang)泛的(de)(de)火山(shan)作用(yong)(yong),艾奧的(de)(de)巖石圈主(zhu)要(yao)由(you)硫磺和(he)玄武(wu)巖組(zu)成(cheng),它的(de)(de)厚度至少(shao)有(you)(you)(you)12公(gong)里(li)(li)(li)(7英里(li)(li)(li)),但不會超過40公(gong)里(li)(li)(li)(25英里(li)(li)(li))。

潮汐加熱

不(bu)同于地(di)球(qiu)和(he)(he)月球(qiu),艾奧內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)熱(re)源主(zhu)要來(lai)自潮(chao)汐(xi)散逸而(er)不(bu)是(shi)放(fang)射性(xing)同位素(su)的(de)(de)(de)(de)衰(shuai)變(bian),這(zhe)是(shi)艾奧的(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)與歐羅(luo)巴(ba)和(he)(he)蓋(gai)尼米(mi)德共(gong)振的(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)熱(re)化與木星(xing)和(he)(he)艾奧的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)、軌(gui)(gui)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)離(li)心率(lv)、它(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu)構造和(he)(he)物理狀態有(you)關。它(ta)(ta)(ta)和(he)(he)歐羅(luo)巴(ba)與蓋(gai)尼米(mi)德的(de)(de)(de)(de)拉(la)普拉(la)斯共(gong)振,維系了艾奧的(de)(de)(de)(de)離(li)心率(lv)并(bing)(bing)且防(fang)止(zhi)了它(ta)(ta)(ta)因(yin)潮(chao)汐(xi)散逸而(er)使(shi)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)變(bian)圓。軌(gui)(gui)道(dao)(dao)共(gong)振也幫助(zhu)艾奧維持到(dao)木星(xing)的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li),否則木星(xing)涌起的(de)(de)(de)(de)潮(chao)汐(xi)將導致艾奧的(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)成螺(luo)旋形的(de)(de)(de)(de)逐漸由外向內(nei)的(de)(de)(de)(de)朝母行星(xing)接(jie)近。艾奧的(de)(de)(de)(de)潮(chao)汐(xi)隆起在(zai)(zai)(zai)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)上(shang)的(de)(de)(de)(de)近木點(dian)和(he)(he)遠木點(dian)的(de)(de)(de)(de)時刻之間(jian)有(you)著(zhu)100米(mi)(330英尺)的(de)(de)(de)(de)垂直變(bian)化。由于這(zhe)種潮(chao)汐(xi)拉(la)扯在(zai)(zai)(zai)艾奧的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu)產生(sheng)了摩擦或是(shi)潮(chao)汐(xi)散逸,如果(guo)沒有(you)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)共(gong)振,這(zhe)些(xie)將使(shi)得艾奧的(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)變(bian)得更圓;在(zai)(zai)(zai)艾奧的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)(bu)創(chuang)造更大的(de)(de)(de)(de)潮(chao)汐(xi)加(jia)(jia)熱(re),使(shi)這(zhe)顆(ke)衛星(xing)內(nei)部(bu)(bu)(bu)更多(duo)的(de)(de)(de)(de)地(di)幔和(he)(he)核心被(bei)熔化。如此產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)能量大于放(fang)射性(xing)衰(shuai)變(bian)的(de)(de)(de)(de)200倍(bei),這(zhe)些(xie)熱(re)量以火山(shan)活(huo)動的(de)(de)(de)(de)形式(shi)被(bei)釋放(fang)出來(lai),造成在(zai)(zai)(zai)觀(guan)測上(shang)看(kan)見的(de)(de)(de)(de)高(gao)熱(re)流(liu)(全球(qiu)總量:0.6至1.6×10瓦)。它(ta)(ta)(ta)的(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道(dao)(dao)模型認為艾奧內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)潮(chao)汐(xi)加(jia)(jia)熱(re)會隨著(zhu)時間(jian)而(er)改變(bian),并(bing)(bing)且目(mu)前的(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)也不(bu)是(shi)長時間(jian)平均的(de)(de)(de)(de)代(dai)表。

表面

基于(yu)他們(men)(men)對月球、火(huo)星和(he)水星等古老表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)經(jing)驗,科學家預期在(zai)(zai)(zai)旅(lv)行(xing)者1號(hao)傳回(hui)的(de)(de)(de)第(di)地一張艾奧(ao)的(de)(de)(de)影像(xiang)上(shang)將看見許多的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)坑。橫跨在(zai)(zai)(zai)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)撞(zhuang)擊(ji)坑密度(du)可以提供艾奧(ao)的(de)(de)(de)年(nian)齡,但是(shi),他們(men)(men)很(hen)驚訝的(de)(de)(de)發現在(zai)(zai)(zai)表(biao)面(mian)(mian)幾乎全無撞(zhuang)擊(ji)坑,取(qu)而代(dai)之(zhi)的(de)(de)(de)是(shi)光滑的(de)(de)(de)平原,和(he)在(zai)(zai)(zai)表(biao)面(mian)(mian)有著(zhu)(zhu)各式各樣大(da)小的(de)(de)(de)火(huo)山(shan)(shan)口(kou)和(he)火(huo)山(shan)(shan)的(de)(de)(de)熔巖流。與(yu)是(shi)各地地被觀測(ce)過的(de)(de)(de)點來比(bi)較,艾奧(ao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)有著(zhu)(zhu)五(wu)顏(yan)六(liu)色的(de)(de)(de)來自(zi)不同(tong)的(de)(de)(de)硫磺組成的(de)(de)(de)材料(比(bi)較起來艾奧(ao)的(de)(de)(de)前導半球有著(zhu)(zhu)腐敗(bai)的(de)(de)(de)橘子或(huo)是(shi)披(pi)薩的(de)(de)(de)顏(yan)色)。缺乏撞(zhuang)擊(ji)坑表(biao)示艾奧(ao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)是(shi)很(hen)年(nian)輕的(de)(de)(de),像(xiang)是(shi)地球的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian);火(huo)山(shan)(shan)口(kou)被它們(men)(men)制造(zao)的(de)(de)(de)連綿不絕的(de)(de)(de)火(huo)山(shan)(shan)物質掩埋掉。在(zai)(zai)(zai)旅(lv)行(xing)者1號(hao)短暫的(de)(de)(de)觀察(cha)下,證實了(le)這個壯觀的(de)(de)(de)情景,至(zhi)少有9座活火(huo)山(shan)(shan)存在(zai)(zai)(zai)著(zhu)(zhu)。

表面的成分

艾奧五(wu)顏六(liu)色的(de)表面是(shi)它廣(guang)泛(fan)的(de)火山作(zuo)用導致各種各樣材(cai)(cai)料(liao)的(de)結(jie)果(guo),這些材(cai)(cai)料(liao)包含硅酸鹽(例(li)如直輝石類)、硫(liu)磺(huang)(huang)和(he)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu)二(er)氧(yang)(yang)化(hua)硫(liu)的(de)霜(shuang)橫跨并(bing)普遍的(de)存在于艾奧表面,形成白色或(huo)灰色材(cai)(cai)料(liao)組成的(de)廣(guang)大區(qu)(qu)域(yu)。散布在中緯度和(he)極(ji)區(qu)(qu)的(de)硫(liu)磺(huang)(huang),經(jing)常受(shou)到輻射的(de)破壞,造成穩定(ding)的(de)8鏈硫(liu)磺(huang)(huang)被破壞。這種輻射的(de)破壞使(shi)得艾奧的(de)極(ji)區(qu)(qu)呈現(xian)紅褐色。

爆發(fa)的(de)(de)(de)火山(shan),經常產生傘形(xing)的(de)(de)(de)流(liu)束,將表面涂裝上硫(liu)(liu)(liu)磺和硅(gui)酸鹽的(de)(de)(de)材料。流(liu)束在(zai)艾(ai)奧表面的(de)(de)(de)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物會依據流(liu)束內硫(liu)(liu)(liu)磺和二氧(yang)(yang)化硫(liu)(liu)(liu)數量的(de)(de)(de)不同而呈現白(bai)色(se)(se)(se)(se)或(huo)(huo)紅(hong)色(se)(se)(se)(se)。通常,從包含大量S2的(de)(de)(de)火山(shan)形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)流(liu)束,會導致(zhi)紅(hong)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)扇形(xing)沉(chen)(chen)積(ji)(ji),或(huo)(huo)是在(zai)極(ji)端的(de)(de)(de)例(li)子中(zhong),形(xing)成(cheng)(cheng)大的(de)(de)(de)(高度達到450公里(280英里)的(de)(de)(de)主要事(shi)例(li)中(zhong))紅(hong)色(se)(se)(se)(se)環(huan)。一個流(liu)束形(xing)成(cheng)(cheng)紅(hong)色(se)(se)(se)(se)圓環(huan)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)明(ming)顯例(li)子是裴蕾火山(shan),這個紅(hong)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)主要是硫(liu)(liu)(liu)磺(通常是3或(huo)(huo)4鏈的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)磺分(fen)子)、二氧(yang)(yang)化硫(liu)(liu)(liu)、或(huo)(huo)者還有Cl2SO2。形(xing)成(cheng)(cheng)在(zai)硅(gui)酸鹽熔(rong)巖(yan)邊緣的(de)(de)(de)流(liu)束(通過熔(rong)巖(yan)和先前已(yi)經沉(chen)(chen)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)磺和二氧(yang)(yang)化硫(liu)(liu)(liu))會造成(cheng)(cheng)灰色(se)(se)(se)(se)或(huo)(huo)白(bai)色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)(de)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)。

由艾奧的(de)(de)(de)結構圖和(he)高密(mi)度,認為(wei)艾奧沒有或是只有少(shao)量的(de)(de)(de)水(shui),雖然偵(zhen)測到含冰屑或含水(shui)礦(kuang)物(wu)的(de)(de)(de)小(xiao)礦(kuang)穴,最著名的(de)(de)(de)是在季(ji)禧霸山(Gish Bar Mons)的(de)(de)(de)西北側。水(shui)的(de)(de)(de)缺乏可以(yi)歸咎于木星在早期有足(zu)夠的(de)(de)(de)熱(re),在太陽系的(de)(de)(de)演(yan)化過程中將在艾奧附(fu)近的(de)(de)(de)揮發(fa)性物(wu)質(zhi),像水(shui),都蒸發(fa)掉了,但熱(re)不足(zu)以(yi)影(ying)響更遠(yuan)處的(de)(de)(de)地方。

火山作用

由艾奧(ao)的(de)(de)軌(gui)道(dao)離心(xin)率引發的(de)(de)潮汐熱迫(po)使(shi)這顆(ke)衛星成為太陽系(xi)中火山最活躍的(de)(de)天體,有數百座火山中心(xin)和四處流竄的(de)(de)熔巖(yan)流。當發生(sheng)主要的(de)(de)噴發時,主要成分(fen)是(shi)玄武巖(yan)的(de)(de)硅(gui)酸鹽與(yu)富(fu)含鐵鎂質(zhi)或超鐵鎂質(zhi)巖(yan)石的(de)(de)熔巖(yan)流長度十倍于平時,可以(yi)長達(da)數百公里。做為這些活動的(de)(de)副產(chan)品,硫磺、二氧化流和硅(gui)酸鹽碎屑等(deng)物質(zhi)(像是(shi)灰燼),可以(yi)被吹送到500公里(310英里)的(de)(de)高空中,形(xing)成巨大(da)的(de)(de)扇形(xing)流束,為周圍的(de)(de)地(di)型提(ti)供了紅色、黑色和白色等(deng)采(cai)繪的(de)(de)材(cai)料,并且(qie)提(ti)供了廣泛的(de)(de)材(cai)料補充艾奧(ao)大(da)氣層和木星廣大(da)磁(ci)層的(de)(de)物質(zhi)。

艾奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面有(you)(you)(you)(you)許多(duo)由沉(chen)積物(wu)(wu)構成,被稱為(wei)(wei)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點,火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)一(yi)般都(dou)(dou)有(you)(you)(you)(you)高聳(song)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)墻壁(bi)和(he)一(yi)定數量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)坦表(biao)(biao)面。這些(xie)特征類似地(di)(di)球上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破(po)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou);如果(guo)他(ta)們是(shi)(shi)如同地(di)(di)球上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)兄弟一(yi)樣,是(shi)(shi)經(jing)由崩塌(ta)導致一(yi)些(xie)熔(rong)(rong)(rong)巖(yan)(yan)管的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成,但(dan)這些(xie)仍都(dou)(dou)是(shi)(shi)未知的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。有(you)(you)(you)(you)一(yi)種假說認為(wei)(wei)這些(xie)特點可(ke)已(yi)經(jing)由發(fa)(fa)掘火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)層(ceng),和(he)被疊加進(jin)入或(huo)(huo)排除(chu)在(zai)(zai)巖(yan)(yan)層(ceng)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料來(lai)鑒識。不同于地(di)(di)球和(he)火(huo)(huo)星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征,這些(xie)沉(chen)積物(wu)(wu)沒有(you)(you)(you)(you)在(zai)(zai)盾狀火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)中(zhong)心的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)尖峰,并(bing)且更為(wei)(wei)巨大(da),它(ta)們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均直(zhi)(zhi)徑是(shi)(shi)41公(gong)里(li)(25英里(li)),最大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)洛基(ji)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)直(zhi)(zhi)徑達(da)到202公(gong)里(li)(126英里(li))。無(wu)論形(xing)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)機制(zhi)(zhi)是(shi)(shi)如何,許多(duo)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)型態(tai)學(xue)和(he)分布狀態(tai)建(jian)議(yi)這些(xie)特征是(shi)(shi)受到結構上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制(zhi)(zhi),或(huo)(huo)者(zhe)至少有(you)(you)(you)(you)一(yi)半與山(shan)(shan)(shan)(shan)或(huo)(huo)斷層(ceng)有(you)(you)(you)(you)關(guan)。這些(xie)特征通常是(shi)(shi)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)爆發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特征,可(ke)能是(shi)(shi)熔(rong)(rong)(rong)巖(yan)(yan)流橫越過火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)原,像(xiang)是(shi)(shi)2001年季禧霸山(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)噴發(fa)(fa),或(huo)(huo)是(shi)(shi)熔(rong)(rong)(rong)巖(yan)(yan)湖(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成。在(zai)(zai)艾奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)巖(yan)(yan)湖(hu)有(you)(you)(you)(you)一(yi)個會持續翻轉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)巖(yan)(yan)外殼(ke),像(xiang)是(shi)(shi)裴(pei)蕾(lei)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan),或(huo)(huo)是(shi)(shi)有(you)(you)(you)(you)著翻轉情節的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外殼(ke),像(xiang)是(shi)(shi)洛基(ji)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口(kou)(kou)。

熔(rong)巖流(liu)(liu)代(dai)表艾奧(ao)另(ling)一種的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要火(huo)山(shan)地(di)形。巖漿從火(huo)山(shan)口表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)氣孔(kong)或裂縫噴發出(chu)來,產(chan)生(sheng)膨(peng)脹,形成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)巖流(liu)(liu)類似地(di)球上在夏威夷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)啟勞(lao)亞火(huo)山(shan)。來自(zi)伽(jia)利(li)略(lve)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影像顯示艾奧(ao)許多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要熔(rong)巖流(liu)(liu),像是普羅米(mi)(mi)(mi)修(xiu)斯(si)(si)火(huo)山(shan)和阿米(mi)(mi)(mi)拉尼火(huo)山(shan),是在舊的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)巖流(liu)(liu)上產(chan)生(sheng)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷裂處(chu)上方產(chan)生(sheng)新熔(rong)巖流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)堆積。在艾奧(ao)上也觀(guan)(guan)察到(dao)夠大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)巖噴發,例如,從1979年旅行者(zhe)號(hao)到(dao)1996年伽(jia)利(li)略(lve)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)第一次觀(guan)(guan)測,普羅米(mi)(mi)(mi)修(xiu)斯(si)(si)前緣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熔(rong)巖就(jiu)流(liu)(liu)動了(le)75至(zhi)95公(gong)(gong)里(li)(47至(zhi)59英里(li))。在1997年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一次主要噴發,產(chan)生(sheng)了(le)超過3,500公(gong)(gong)里(li)(1,350英里(li))長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)新鮮(xian)熔(rong)巖流(liu)(liu),并且充斥(chi)在鄰(lin)近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Pillan火(huo)山(shan)口。

新(xin)視野號(hao)的五張連續影像顯示艾奧的特瓦史塔火(huo)山口噴出(chu)的物體高出(chu)表(biao)面達330公里。

科學家(jia)分析旅行者的影像后(hou)(hou),相信這(zhe)(zhe)些流體(ti)主要由熔解(jie)的各(ge)種(zhong)各(ge)樣的硫磺化(hua)合物組成。但是(shi)隨(sui)后(hou)(hou)地基天文(wen)臺和(he)伽(jia)利略號的觀測(ce)卻顯示這(zhe)(zhe)些流體(ti)是(shi)由玄武(wu)巖與(yu)鎂鐵(tie)質和(he)超鎂鐵(tie)質構(gou)成的。這(zhe)(zhe)樣的假(jia)說(shuo)是(shi)依據(ju)對艾(ai)奧(ao)的"熱點(dian)"進行溫(wen)度(du)(du)測(ce)量(liang),或是(shi)熱輻(fu)射位置的結果,這(zhe)(zhe)些結果建議(yi)的溫(wen)度(du)(du)至少高達1,300K,更(geng)有(you)高達1,600K的點(dian),估(gu)(gu)計原(yuan)始的噴發溫(wen)度(du)(du)可(ke)以達到2,000K,但是(shi)因為當初使用錯誤的溫(wen)度(du)(du)模型將溫(wen)度(du)(du)塑造的過高,之(zhi)后(hou)(hou)已(yi)經證(zheng)實溫(wen)度(du)(du)被高估(gu)(gu)了。

在(zai)裴蕾火(huo)山(shan)和(he)(he)(he)洛基火(huo)山(shan)口(kou)(kou)發(fa)(fa)現流(liu)(liu)束(shu)(shu)是(shi)(shi)證實艾奧有活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地質活(huo)動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個標志。通常,這(zhe)些流(liu)(liu)束(shu)(shu)是(shi)(shi)硫(liu)(liu)(liu)磺(huang)和(he)(he)(he)二氧(yang)化(hua)硫(liu)(liu)(liu)以(yi)(yi)每秒1公里(li)(0.6英里(li))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度從(cong)火(huo)山(shan)噴發(fa)(fa)出(chu)來(lai)所形(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),在(zai)流(liu)(liu)束(shu)(shu)中可以(yi)(yi)發(fa)(fa)現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質還包括鈉、鉀和(he)(he)(he)氯(lv)。這(zhe)些流(liu)(liu)束(shu)(shu)看(kan)起來(lai)是(shi)(shi)由下(xia)面(mian)二種(zhong)方法中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。艾奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候是(shi)(shi)當被熔(rong)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)漿從(cong)火(huo)山(shan)口(kou)(kou)或熔(rong)巖(yan)湖噴出(chu)硫(liu)(liu)(liu)磺(huang)和(he)(he)(he)二氧(yang)化(hua)硫(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候,并經常會扯(che)泄出(chu)硅(gui)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)碎(sui)屑,這(zhe)些流(liu)(liu)束(shu)(shu)會在(zai)表(biao)面(mian)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)紅色(短(duan)鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)磺(huang))和(he)(he)(he)黑色(硅(gui)酸鹽(yan)火(huo)成(cheng)巖(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碎(sui)屑)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)物。這(zhe)些流(liu)(liu)束(shu)(shu)在(zai)艾奧表(biao)面(mian)被觀(guan)察到最(zui)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)直徑達(da)到1,000公里(li)(620英里(li))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅色環(huan)狀沉積(ji),例如(ru)裴蕾火(huo)山(shan)、特瓦史塔(ta)火(huo)山(shan)口(kou)(kou)和(he)(he)(he)Dazhbog火(huo)山(shan)口(kou)(kou),都是(shi)(shi)由者種(zhong)形(xing)(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。另一(yi)種(zhong)形(xing)(xing)(xing)式流(liu)(liu)束(shu)(shu)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)當熔(rong)巖(yan)流(liu)(liu)將底部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氧(yang)化(hua)硫(liu)(liu)(liu)霜氣(qi)化(hua),將硫(liu)(liu)(liu)磺(huang)送上空中。照種(zhong)形(xing)(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)經常形(xing)(xing)(xing)成(cheng)明(ming)亮(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓形(xing)(xing)(xing)二氧(yang)化(hua)硫(liu)(liu)(liu)沉積(ji)。這(zhe)種(zhong)形(xing)(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)高度通常低于100公里(li)(62英里(li)),并且(qie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)可以(yi)(yi)維持很長的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壽(shou)命(ming),像是(shi)(shi)普羅米修斯火(huo)山(shan)、阿米拉(la)尼、和(he)(he)(he)產(chan)靈火(huo)山(shan)。

山脈

艾奧表面有(you)100至150座山(shan)峰(feng),平均高(gao)度為6公里(li),最(zui)高(gao)的(de)(de)一座是位于南極(ji)的(de)(de)Bo?saule Montes,高(gao)達17.5±1.5公里(li)。山(shan)峰(feng)通常都(dou)很巨大,平均長度是157公里(li),被隔絕的(de)(de)結構(gou)看起來沒有(you)全球(qiu)性的(de)(de)構(gou)造模(mo)式,跟地(di)球(qiu)上的(de)(de)山(shan)峰(feng)一樣。艾奧必須要(yao)有(you)硅酸(suan)鹽巖(yan)石構(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)地(di)殼(ke),才能支撐這些(xie)巨大的(de)(de)山(shan)峰(feng),相較(jiao)之下硫(liu)磺(huang)構(gou)成(cheng)(cheng)的(de)(de)地(di)殼(ke)就不(bu)可能產生。

盡(jin)管艾奧廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)作用呈現出(chu)許(xu)(xu)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng),幾乎所(suo)有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)(shan)都有來自地殼運動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構。艾奧多數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)(shan)峰并非由火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)所(suo)造成(cheng)(cheng),反(fan)而是由巖石圈受到壓(ya)縮應力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)(guo)而形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng),這些是經由艾奧外殼經常性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)掀動和逆(ni)斷層(ceng)提高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。導(dao)致山(shan)(shan)(shan)(shan)峰形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮應力(li)是來自火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)沉積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質不斷被埋葬(zang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)(guo)。全球性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)(shan)脈分布看起(qi)來是與火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)結(jie)構相對稱的(de)(de)(de)(de)(de)(de);山(shan)(shan)(shan)(shan)峰分布區域只有少許(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)存(cun)在,反(fan)之亦然。這建議大(da)尺(chi)度區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖石圈結(jie)構何處被壓(ya)縮(支持山(shan)(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng))和擴(kuo)張(支持火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng))所(suo)掌控(kong)。區域性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),然而山(shan)(shan)(shan)(shan)和火(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)口經常緊靠在一起(qi),則是當山(shan)(shan)(shan)(shan)在形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)并到達表面時曾經有斷層(ceng)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng),而造成(cheng)(cheng)巖漿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)侵蝕。

在艾奧(ao)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)峰(通(tong)常是(shi)(shi)周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)原(yuan)上升的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)構)有(you)(you)各(ge)種各(ge)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)型(xing)態(tai)。高(gao)原(yuan)是(shi)(shi)最普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),這(zhe)種結(jie)構相似大、頂部平(ping)(ping)坦(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方山(shan)(shan)(shan)與(yu)堅固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面。其它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)看起(qi)(qi)來是(shi)(shi)被(bei)掀動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地殼,有(you)(you)著(zhu)平(ping)(ping)緩(huan)(huan)(huan)斜(xie)坡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),是(shi)(shi)舊有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de);包括表層物質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陡(dou)坡,是(shi)(shi)下層物質受到壓縮應力抬昇的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果。這(zhe)兩種山(shan)(shan)(shan)經(jing)常都(dou)有(you)(you)陡(dou)峭的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)陡(dou)坡形成(cheng)一(yi)個(ge)或多個(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊(bian)緣(yuan)。在艾奧(ao)上只有(you)(you)幾座山(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)源頭看起(qi)(qi)來是(shi)(shi)火山(shan)(shan)(shan),這(zhe)些山(shan)(shan)(shan)類似盾(dun)狀火山(shan)(shan)(shan),坡度是(shi)(shi)平(ping)(ping)緩(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(6–7°),中心(xin)有(you)(you)一(yi)個(ge)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)破火山(shan)(shan)(shan)口和(he)沿著(zhu)附近的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)淺(qian)傾(qing)斜(xie)邊(bian)緣(yuan)。這(zhe)些火山(shan)(shan)(shan)通(tong)常都(dou)比艾奧(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)均(jun)大小(xiao)為(wei)小(xiao),平(ping)(ping)均(jun)只有(you)(you)1至(zhi)2公里(0.6至(zhi)1.2英里)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)度,和(he)40至(zhi)60公里(25至(zhi)37英里)寬(kuan)。其它(ta)還有(you)(you)幾個(ge)傾(qing)斜(xie)度更平(ping)(ping)緩(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)盾(dun)狀火山(shan)(shan)(shan),因為(wei)有(you)(you)熔巖流成(cheng)輻(fu)射狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)從(cong)中央輻(fu)射而(er)出,才從(cong)型(xing)態(tai)學(xue)上推(tui)斷是(shi)(shi)艾奧(ao)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)火山(shan)(shan)(shan),像是(shi)(shi)拉火山(shan)(shan)(shan)結(jie)構。

幾乎(hu)所有的(de)(de)山看起來都在退(tui)化的(de)(de)階(jie)段上,大形的(de)(de)山崩(beng)沉積是(shi)艾奧(ao)上的(de)(de)山的(de)(de)地基共(gong)同的(de)(de)現象,因此崩(beng)壞作用被建議是(shi)退(tui)化的(de)(de)主要(yao)形式。在艾奧(ao)的(de)(de)方山和高原共(gong)同的(de)(de)特(te)征(zheng)是(shi)扇貝(bei)狀(zhuang)的(de)(de)邊緣(yuan)(yuan),這(zhe)是(shi)二氧化硫從(cong)艾奧(ao)的(de)(de)地殼滲(shen)透,導致山的(de)(de)邊緣(yuan)(yuan)區(qu)域弱化的(de)(de)結果(guo)。

極光(guang)在艾(ai)奧的(de)上層大氣(qi)發光(guang),不(bu)同的(de)顏(yan)色(se)來(lai)自(zi)大氣(qi)中不(bu)同的(de)成分(綠色(se)來(lai)自(zi)鈉(na)原子(zi),紅色(se)來(lai)自(zi)氧原子(zi),藍色(se)來(lai)自(zi)火山的(de)氣(qi)體,像(xiang)是二(er)氧化硫)。影(ying)像(xiang)是在艾(ai)奧食攝影(ying)的(de)。

大氣層

艾奧的(de)(de)大(da)氣層極端稀(xi)薄,只有地球大(da)氣壓(ya)力的(de)(de)十(shi)億分之一,主要(yao)的(de)(de)成分是(shi)二氧(yang)化硫,氯化鈉、一氧(yang)化硫及氧(yang)也(ye)有少許。稀(xi)薄的(de)(de)艾奧大(da)氣意(yi)味著未來以任何方式著陸(lu)艾奧的(de)(de)探測器(qi)都不(bu)需要(yao)安(an)裝隔熱(re)板(ban)來保護儀器(qi),但(dan)是(shi)需要(yao)反推進火(huo)箭來進行軟登陸(lu)。稀(xi)薄的(de)(de)大(da)氣也(ye)使得登陸(lu)的(de)(de)設(she)備必需堅固得足以抗拒木星強烈的(de)(de)輻射,這些輻射也(ye)使稀(xi)薄的(de)(de)大(da)氣變得濃稠。

同樣的(de)(de)輻射(以(yi)等(deng)離(li)子體的(de)(de)形式存(cun)在(zai))也(ye)將大(da)(da)(da)氣(qi)剝離(li),所以(yi)必須經常(chang)補充大(da)(da)(da)氣(qi)。二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)最(zui)(zui)引人注目的(de)(de)來源(yuan)是(shi)(shi)火(huo)山作用,但是(shi)(shi)大(da)(da)(da)氣(qi)層受到陽光持續的(de)(de)照(zhao)射也(ye)會使凍結的(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)升華。大(da)(da)(da)氣(qi)層主(zhu)要被限(xian)制在(zai)赤道(dao),因為該處是(shi)(shi)最(zui)(zui)溫暖的(de)(de),而且能夠形成流(liu)束的(de)(de)活躍(yue)火(huo)山多數也(ye)在(zai)赤道(dao)上。其它的(de)(de)變化(hua)(hua)也(ye)會存(cun)在(zai),以(yi)在(zai)火(huo)山口附近的(de)(de)密度最(zui)(zui)高(gao)(特別是(shi)(shi)有流(liu)束的(de)(de)火(huo)山口),還有艾奧的(de)(de)反木下(xia)點(艾奧上距(ju)離(li)木星(xing)最(zui)(zui)遠的(de)(de)一點,那(nei)兒的(de)(de)二氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)霜的(de)(de)數量最(zui)(zui)豐富)。

衛星拍攝的(de)(de)(de)(de)高解析影像顯示,天文學家在(zai)(zai)衛星食的(de)(de)(de)(de)時候可以觀察到(dao)類似輝光(guang)的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)。這(zhe)種現象是來(lai)自于輻射與大(da)氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)作用,如同地球(qiu)的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)光(guang)。極(ji)(ji)光(guang)通常出現在(zai)(zai)行星的(de)(de)(de)(de)磁極(ji)(ji)附近(jin)(jin),但(dan)是艾(ai)奧最明(ming)亮極(ji)(ji)光(guang)卻位在(zai)(zai)赤(chi)道區域。艾(ai)奧本身沒有磁場(chang),因此(ci),電子(zi)(zi)沿著木星的(de)(de)(de)(de)磁場(chang)接(jie)近(jin)(jin)艾(ai)奧并直接(jie)撞擊(ji)到(dao)衛星的(de)(de)(de)(de)大(da)氣(qi)層。越多的(de)(de)(de)(de)電子(zi)(zi)撞擊(ji)大(da)氣(qi)層,極(ji)(ji)光(guang)就越明(ming)亮,而磁力線是與衛星正(zheng)切(qie)的(de)(de)(de)(de)(也就是說(shuo)接(jie)近(jin)(jin)赤(chi)道),因此(ci)在(zai)(zai)那(nei)兒(er)經過的(de)(de)(de)(de)氣(qi)柱會最長。極(ji)(ji)光(guang)與艾(ai)奧上(shang)的(de)(de)(de)(de)正(zheng)切(qie)點(dian)的(de)(de)(de)(de)結合被(bei)觀察到(dao)的(de)(de)(de)(de)"晃動(dong)"指出木星的(de)(de)(de)(de)傾斜磁偶極(ji)(ji)場(chang)變化(hua)方(fang)向。

觀測歷史

艾(ai)(ai)奧(ao)的第一(yi)份(fen)觀測報(bao)告是伽(jia)利略(lve)在1610年1月7日提出的。艾(ai)(ai)奧(ao)和木星其它伽(jia)利略(lve)衛(wei)星的發現被發表在伽(jia)利略(lve)

艾(ai)奧衛星的發現者伽利略

艾奧(ao)衛星的發現者伽(jia)利(li)略

于的(de)1610年3月(yue)出版的(de)星界報(bao)告。西門馬(ma)(ma)里烏(wu)(wu)斯(si)(si)于1614出版的(de)馬(ma)(ma)里烏(wu)(wu)斯(si)(si)木(mu)星報(bao)中(zhong)聲(sheng)稱,他于1609年就發現了艾奧和木(mu)星的(de)其它衛星,比伽(jia)利略(lve)早了一個星期。伽(jia)利略(lve)質疑這個聲(sheng)明,并(bing)且(qie)反(fan)駁(bo)馬(ma)(ma)里烏(wu)(wu)斯(si)(si)剽竊、抄襲他的(de)成就。因為伽(jia)利略(lve)在馬(ma)(ma)里烏(wu)(wu)斯(si)(si)之前就發布了他的(de)發現,而且(qie)相信馬(ma)(ma)里烏(wu)(wu)斯(si)(si)也知(zhi)道這件事。

在(zai)(zai)后(hou)來的(de)(de)兩個半世(shi)紀(ji),艾(ai)(ai)奧(ao)仍未(wei)被(bei)解(jie)析(xi)過(guo),在(zai)(zai)天文學(xue)(xue)家的(de)(de)望遠(yuan)鏡中(zhong)仍然只是一個亮度(du)(du)5等(deng)的(de)(de)光點(dian)。在(zai)(zai)17世(shi)紀(ji),艾(ai)(ai)奧(ao)和其他的(de)(de)伽利略(lve)衛(wei)星(xing)(xing)為各種(zhong)各樣的(de)(de)目的(de)(de)服務,像(xiang)是協助船(chuan)員們進行經度(du)(du)的(de)(de)測量,驗證開(kai)普(pu)勒的(de)(de)行星(xing)(xing)運(yun)動(dong)第三定律,和測量光線在(zai)(zai)旅行在(zai)(zai)木星(xing)(xing)和地球之間的(de)(de)時間。以卡西尼等(deng)人(ren)建立(li)的(de)(de)星(xing)(xing)歷表為基礎,拉(la)普(pu)拉(la)斯創(chuang)造了一種(zhong)數學(xue)(xue)的(de)(de)理論(lun)來解(jie)釋(shi)艾(ai)(ai)奧(ao)、歐(ou)羅巴、和蓋尼米得(de)的(de)(de)軌(gui)道共(gong)振。這種(zhong)共(gong)振在(zai)(zai)日后(hou)發現對(dui)這三顆衛(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)地質有深遠(yuan)的(de)(de)影響。

望(wang)遠(yuan)鏡技(ji)術的(de)(de)(de)(de)改進,使19世紀(ji)(ji)末(mo)20世紀(ji)(ji)初(chu)的(de)(de)(de)(de)天(tian)文(wen)學家(jia)有能力在(zai)解析(xi)(能看得(de)見(jian))出(chu)在(zai)艾奧(ao)上大區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)(de)表面特點(dian)。在(zai)1890年(nian)代,巴(ba)納德首(shou)先觀察到艾奧(ao)的(de)(de)(de)(de)赤(chi)道和(he)極(ji)區(qu)之(zhi)間在(zai)光(guang)度(du)上的(de)(de)(de)(de)變化,正確的(de)(de)(de)(de)測(ce)量出(chu)這兩個(ge)地區(qu)的(de)(de)(de)(de)光(guang)度(du)變化是(shi)來自顏色和(he)反照率的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同,而不(bu)(bu)是(shi)因為(wei)艾奧(ao)呈現卵型,一如威廉·皮克(ke)林和(he)他的(de)(de)(de)(de)同伴所主張的(de)(de)(de)(de),而不(bu)(bu)是(shi)巴(ba)納德最(zui)初(chu)所主張的(de)(de)(de)(de)是(shi)兩個(ge)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)天(tian)體。之(zhi)后(hou)的(de)(de)(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡觀測(ce)證實了(le)艾奧(ao)很明(ming)確的(de)(de)(de)(de)在(zai)極(ji)區(qu)是(shi)紅棕色的(de)(de)(de)(de),而赤(chi)道帶是(shi)黃(huang)白色的(de)(de)(de)(de)。

在20世紀中期的(de)(de)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)觀測(ce)(ce)開始(shi)注意到(dao)艾奧(ao)異常的(de)(de)本質(zhi)。分(fen)光(guang)鏡(jing)(jing)的(de)(de)觀測(ce)(ce)建(jian)議(yi)艾奧(ao)的(de)(de)表面(mian)沒有水(shui)冰(在其它的(de)(de)伽利略衛星上被(bei)發現含(han)量豐富的(de)(de)物質(zhi));同(tong)樣(yang)的(de)(de)觀測(ce)(ce)亦表面(mian)主(zhu)要的(de)(de)成分(fen)是鈉鹽和硫磺。電波(bo)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)觀測(ce)(ce)揭露了艾奧(ao)對木星的(de)(de)磁層有所影響,如被(bei)觀察到(dao)的(de)(de)十米的(de)(de)波(bo)長爆發與艾奧(ao)的(de)(de)軌道周期有關。

先驅者號

通過(guo)艾(ai)奧(ao)(ao)附近的(de)(de)第一艘航天器是(shi)先(xian)(xian)驅(qu)者(zhe)10號和先(xian)(xian)驅(qu)者(zhe)11號這(zhe)(zhe)一對孿生的(de)(de)航天器,分別在1973年12月(yue)3日(ri)和1974年12月(yue)2日(ri) [11]  以無(wu)線電追蹤提供了艾(ai)奧(ao)(ao)質量的(de)(de)改善估計值、與艾(ai)奧(ao)(ao)尺寸的(de)(de)最佳(jia)值。認為艾(ai)奧(ao)(ao)是(shi)四顆(ke)伽利(li)略(lve)衛星(xing)中(zhong)密(mi)度最高的(de)(de),主要是(shi)由硅(gui)酸鹽(yan)的(de)(de)巖石組成,而不是(shi)水(shui)冰組成的(de)(de)。先(xian)(xian)驅(qu)者(zhe)號也揭露艾(ai)奧(ao)(ao)有稀薄(bo)的(de)(de)大(da)氣層,軌(gui)道附近有強烈的(de)(de)輻(fu)射(she)傳送帶。先(xian)(xian)驅(qu)者(zhe)11號的(de)(de)照相機獲得(de)的(de)(de)唯(wei)一一張好(hao)的(de)(de)照片,顯示(shi)了艾(ai)奧(ao)(ao)的(de)(de)北極地區。先(xian)(xian)驅(qu)者(zhe)10號原先(xian)(xian)計劃在近距離(li)的(de)(de)接近艾(ai)奧(ao)(ao)時(shi)拍攝照片,但是(shi)這(zhe)(zhe)項觀測因為高輻(fu)射(she)的(de)(de)環境而失敗了。

旅行者號

當另一對航天器旅行者1號和旅行者2號在1979年掠過艾奧,它們更為先進的影像系統可以獲得更好的影像。旅行者1號在1979年(nian)3月5日從20,600公里飛掠過(guo)這顆衛星,它(ta)傳回在接近的(de)影(ying)像顯露(lu)很奇怪(guai)、多(duo)彩多(duo)姿卻沒有撞(zhuang)擊坑的(de)。分(fen)辨率最(zui)高的(de)影(ying)像顯示出相對年(nian)輕(qing)的(de)表面點綴著其形怪(guai)狀的(de)凹(ao)坑,山比(bi)艾(ai)佛勒斯峰還要高,還有類(lei)似熔巖流的(de)特征(zheng)。

在短(duan)暫的(de)(de)(de)(de)邂(xie)逅之后,旅行者(zhe)(zhe)工程(cheng)師琳(lin)達·蒙娜碧朵注意到在一(yi)張影像中有(you)一(yi)個流(liu)束從表面放射出來(lai)。分析旅行者(zhe)(zhe)1號拍攝的(de)(de)(de)(de)其他(ta)影像后,總共找到9張有(you)這種流(liu)束的(de)(de)(de)(de)照片,證實了(le)艾(ai)(ai)(ai)奧有(you)活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)火山活(huo)動。在旅行者(zhe)(zhe)1號邂(xie)逅艾(ai)(ai)(ai)奧之前不久,Stan Peale、Patrick Cassen、和R. T. Reynolds曾發(fa)表了(le)一(yi)篇論(lun)文,作者(zhe)(zhe)計算出因為歐羅(luo)巴和蓋尼米得(de)的(de)(de)(de)(de)軌道共振,艾(ai)(ai)(ai)奧的(de)(de)(de)(de)內部(bu)會有(you)巨大的(de)(de)(de)(de)潮汐(xi)熱(re)化(hua)(詳細(xi)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)與(yu)解釋請參見(jian)潮汐(xi)熱(re)的(de)(de)(de)(de)章節)。來(lai)自這次飛(fei)掠的(de)(de)(de)(de)數據顯示艾(ai)(ai)(ai)奧的(de)(de)(de)(de)表面由硫磺和二氧(yang)化(hua)硫霜控制著。這些成分也掌控著稀薄(bo)的(de)(de)(de)(de)大氣層和圍繞著艾(ai)(ai)(ai)奧軌道的(de)(de)(de)(de)等離子(zi)體(ti)環(也是(shi)旅行者(zhe)(zhe)發(fa)現(xian)的(de)(de)(de)(de))。

旅(lv)行(xing)者2號(hao)在1979年7月(yue)9日以113萬公里(702,150英里)的距(ju)離(li)掠(lve)過,雖然(ran)他沒有(you)旅(lv)行(xing)者1號(hao)那么接近,比(bi)較這(zhe)兩艘(sou)航天(tian)器的影(ying)像顯示出在這(zhe)五個月(yue)內表面(mian)有(you)一些地(di)區發生(sheng)了變化。另一方(fang)面(mian),旅(lv)行(xing)者2號(hao)在離(li)開木(mu)星的系統時(shi)觀察到艾奧呈現(xian)月(yue)牙型,并(bing)顯示出在3月(yue)觀測到的9個流束中的8個依然(ran)活躍(yue)著,只有(you)裴蕾火山(shan)已經熄滅了。

伽利略號

伽利略號航天器從地球出發后經歷了6年的航程,于1995年抵達木星,依循旅行者航天器的發現和地基天文臺多年(nian)(nian)的(de)(de)觀(guan)(guan)測,繼續(xu)后續(xu)的(de)(de)觀(guan)(guan)測。艾奧的(de)(de)位置在木星最(zui)強烈(lie)的(de)(de)一條輻射帶之內,阻礙(ai)了近距(ju)離長時間(jian)飛掠(lve)的(de)(de)觀(guan)(guan)測,但(dan)是伽利(li)(li)略主要(yao)的(de)(de)任務(wu)就(jiu)是研究(jiu)伽利(li)(li)略衛(wei)星,在最(zui)初兩年(nian)(nian)的(de)(de)任務(wu)中軌道將進入并密切的(de)(de)經過這(zhe)些衛(wei)星。在1995年(nian)(nian)12月(yue)7日飛掠(lve)過時雖(sui)然沒有(you)獲得影像,但(dan)還是有(you)重大的(de)(de)結果,例如發現類似(si)于太陽系內側(ce)的(de)(de)巖(yan)石(shi)行星的(de)(de)巨大鐵核(he)。

伽利略號與(yu)艾(ai)奧的(de)邂逅

日期(qi) 距離(公(gong)里)

1995年12月(yue)7日 897

1996年11月4日 244,000

1998年3月29日 252,000

1999年6月(yue)30日 127,000

1999年10月11日 611

1999年(nian)11月26日 301

2000年(nian)2月22日(ri) 198

2001年8月6日 194

2001年(nian)10月(yue)16日 184

2002年1月(yue)17日(ri) 102

2002年11月7日 45,800

在伽(jia)利(li)略(lve)的(de)主(zhu)要(yao)任務期(qi)間(jian),盡管缺(que)乏近距(ju)離(li)特寫的(de)鏡頭和(he)(he)機械(xie)上(shang)的(de)問題,還是(shi)傳回(hui)來了(le)許(xu)多(duo)的(de)資料,并且有一(yi)些重大的(de)發(fa)現。伽(jia)利(li)略(lve)號觀測(ce)到(dao)了(le)Pillan火山的(de)主(zhu)要(yao)爆發(fa),并且證實火山爆發(fa)由硅酸鹽的(de)巖(yan)等離(li)子體和(he)(he)富(fu)含鎂的(de)鎂鐵(tie)質和(he)(he)超(chao)鎂鐵(tie)質成分與硫磺和(he)(he)二氧化硫組成,類似于地球上(shang)的(de)水(shui)和(he)(he)二氧化碳所扮(ban)演的(de)角色。在任務的(de)主(zhu)要(yao)期(qi)間(jian),幾乎每一(yi)條軌(gui)(gui)道都獲得(de)了(le)艾奧(ao)遠距(ju)離(li)的(de)影像,顯露(lu)很大數量的(de)火山活動(來自表面(mian)和(he)(he)火山流束兩者(zhe)(zhe)的(de)巖(yan)等離(li)子體冷卻時(shi)都散發(fa)出(chu)輻(fu)射熱(re)),眾多(duo)的(de)山和(he)(he)廣泛的(de)型態學上(shang)的(de)變化,還有在旅行者(zhe)(zhe)和(he)(he)伽(jia)利(li)略(lve)的(de)年代(dai)之(zhi)間(jian),以及伽(jia)利(li)略(lve)不同的(de)軌(gui)(gui)道期(qi)間(jian),在表面(mian)發(fa)生的(de)變化。

伽(jia)利略(lve)號(hao)(hao)的(de)(de)任(ren)務在(zai)(zai)(zai)1997和(he)2000年(nian)兩度的(de)(de)延(yan)展,在(zai)(zai)(zai)這(zhe)些(xie)延(yan)長任(ren)務的(de)(de)期間,航天器(qi)在(zai)(zai)(zai)1999年(nian)末(mo)至(zhi)2000年(nian)初,三度飛越艾奧(ao)(ao);在(zai)(zai)(zai)2001年(nian)末(mo)至(zhi)2002年(nian)初又再三度飛越。在(zai)(zai)(zai)這(zhe)些(xie)遭(zao)遇時間的(de)(de)觀察(cha)透(tou)露(lu)了(le)艾奧(ao)(ao)的(de)(de)火(huo)山和(he)山的(de)(de)地質(zhi)過(guo)程,排(pai)除了(le)磁場的(de)(de)出(chu)現,并且證(zheng)實(shi)了(le)火(huo)山運(yun)動的(de)(de)程度 [17]  。在(zai)(zai)(zai)2000年(nian)的(de)(de)12月,卡(ka)西(xi)尼航天器(qi)在(zai)(zai)(zai)前往土(tu)星(xing)的(de)(de)路程上與木星(xing)系統有(you)過(guo)短(duan)暫(zan)的(de)(de)邂逅,與伽(jia)利略(lve)號(hao)(hao)聯合(he)一(yi)起觀測(ce)。這(zhe)次的(de)(de)觀測(ce)在(zai)(zai)(zai)特瓦史(shi)塔(ta)火(huo)山口發(fa)現了(le)一(yi)個新的(de)(de)流束(shu)和(he)證(zheng)實(shi)觀察(cha)到(dao)了(le)艾奧(ao)(ao)的(de)(de)極光。

后續觀測

在伽(jia)利略號之后的(de)(de)2003年9月,火(huo)熱的(de)(de)困境出現(xian)在木(mu)星的(de)(de)大氣層,地基的(de)(de)望(wang)遠鏡觀測(ce)到艾奧(ao)有新的(de)(de)火(huo)山(shan)活動。特別是,來自(zi)夏(xia)威夷凱克望(wang)遠鏡的(de)(de)自(zi)適應光學所獲(huo)取的(de)(de)影像(xiang),和(he)哈勃空(kong)間望(wang)遠鏡允(yun)許天文學家監測(ce)艾奧(ao)的(de)(de)火(huo)山(shan)活動。這些影像(xiang)使(shi)得科學家不需要用到航天器就(jiu)能監測(ce)艾奧(ao)的(de)(de)火(huo)山(shan)活動。

前(qian)往冥王星和柯伊伯帶(dai)的(de)(de)航(hang)天器(qi)新視野(ye)號(hao)在(zai)(zai)2007年(nian)2月28日在(zai)(zai)路途中接(jie)近木星和艾奧(ao)。在(zai)(zai)接(jie)近木衛一(yi)(yi)期間,它獲得許多艾奧(ao)的(de)(de)遠距離(li)觀(guan)測資料(liao),包括特(te)瓦史塔火(huo)山口(kou)的(de)(de)巨大(da)(da)流(liu)束,證實(shi)了是(shi)自從1979年(nian)在(zai)(zai)艾奧(ao)觀(guan)測到裴(pei)蕾(lei)火(huo)山的(de)(de)第一(yi)(yi)個流(liu)束以(yi)來最大(da)(da)的(de)(de)。新視野(ye)號(hao)也捕捉到Girru Patera在(zai)(zai)接(jie)近與進入早期噴發(fa)(fa)前(qian)的(de)(de)影(ying)樣,還有(you)一(yi)(yi)些在(zai)(zai)伽利(li)略(lve)號(hao)就已經觀(guan)察到噴發(fa)(fa)的(de)(de)火(huo)山。

目前有(you)兩個(ge)探測(ce)木(mu)星(xing)系(xi)統(tong)的(de)計(ji)劃(hua)即將(jiang)(jiang)執行。朱(zhu)諾號航(hang)天器在2011年發射(she),影像的(de)能力(li)雖然受到限制(zhi),但(dan)它(ta)可(ke)以(yi)使用近(jin)紅(hong)外(wai)線分(fen)光儀(JIRAM)提供艾(ai)(ai)奧(ao)的(de)火山活(huo)動。歐(ou)羅(luo)巴木(mu)星(xing)系(xi)統(tong)任(ren)(ren)務(EJSM)是(shi)NASA和ESA合作的(de)計(ji)劃(hua),它(ta)已在2009年2月獲得核準,但(dan)發射(she)的(de)預定(ding)日期(qi)在2020年,將(jiang)(jiang)使用二(er)艘(sou)航(hang)天器研究(jiu)艾(ai)(ai)奧(ao):NASA的(de)木(mu)星(xing)歐(ou)羅(luo)巴軌(gui)道者(zhe)和ESA的(de)木(mu)星(xing)蓋尼(ni)米得軌(gui)道者(zhe)。因為這兩艘(sou)航(hang)天器的(de)主要任(ren)(ren)務是(shi)研究(jiu)木(mu)星(xing)的(de)冰衛星(xing),所(suo)以(yi)對(dui)艾(ai)(ai)奧(ao)的(de)觀察幾乎都是(shi)在比較遠的(de)距離上(shang),木(mu)星(xing)歐(ou)羅(luo)巴軌(gui)道者(zhe)在進入環(huan)繞歐(ou)羅(luo)巴的(de)軌(gui)道之(zhi)前,在2025年和2026年之(zhi)間將(jiang)(jiang)四度接近(jin)與飛掠過艾(ai)(ai)奧(ao),但(dan)是(shi)ESA的(de)貢獻仍(reng)將(jiang)(jiang)面(mian)對(dui)ESA其(qi)他項目在經費(fei)上(shang)的(de)競爭。除了NASA已經批(pi)準的(de)這兩個(ge)計(ji)劃(hua)之(zhi)外(wai),還有(you)幾個(ge)與艾(ai)(ai)奧(ao)相關的(de)計(ji)劃(hua)被提出。一個(ge)稱為艾(ai)(ai)奧(ao)火山觀測(ce)者(zhe)的(de)計(ji)劃(hua)將(jiang)(jiang)在2015年發射(she),它(ta)設(she)定(ding)為發現級的(de)任(ren)(ren)務,并將(jiang)(jiang)多次飛越(yue)艾(ai)(ai)奧(ao),但(dan)這個(ge)計(ji)劃(hua)仍(reng)在概念研究(jiu)的(de)階段。

研究發現

木星衛星數目

木(mu)星(xing)(xing)衛(wei)星(xing)(xing)數目現已(yi)高(gao)達63顆,其(qi)中最大的(de)四(si)(si)顆:木(mu)衛(wei)一、木(mu)衛(wei)二、木(mu)衛(wei)三和(he)木(mu)衛(wei)四(si)(si)最為著名,早(zao)在1610年(nian),伽利略(lve)便已(yi)通過他的(de)望遠鏡觀測到(dao)這四(si)(si)顆衛(wei)星(xing)(xing),并以(yi)之(zhi)證(zheng)明并非所有的(de)天體(ti)都(dou)繞(rao)地(di)球運行,成(cheng)為“日心說(地(di)動說)”的(de)最佳(jia)證(zheng)據之(zhi)一,因此天文上以(yi)“伽利略(lve)衛(wei)星(xing)(xing)”稱(cheng)呼這四(si)(si)顆木(mu)星(xing)(xing)的(de)大衛(wei)星(xing)(xing)。

旅行者號(hao)宇宙飛船(chuan)約在20幾(ji)年前(qian)掠過木星附(fu)近時,觀測到木衛一的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)有(you)非(fei)常活(huo)(huo)躍的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)活(huo)(huo)動(dong),地面(mian)(mian)科學家持續(xu)監測木衛一,結果發現它(ta)(ta)是太(tai)(tai)陽系中火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)活(huo)(huo)動(dong)最頻繁(fan)的(de)(de)(de)天體。而前(qian)幾(ji)年才剛功成(cheng)身退的(de)(de)(de)“伽(jia)利略”號(hao)宇宙飛船(chuan)則(ze)發現木衛一表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)熱點(dian)溫度(du)高達攝氏(shi)1610度(du)左右,相較之下,地球(qiu)上的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(如夏威夷的(de)(de)(de)幾(ji)勞亞(ya)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)等)只(zhi)有(you)攝氏(shi)1000度(du)左右,頓時使木衛一成(cheng)為(wei)太(tai)(tai)陽系中表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)僅次于太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)天體(太(tai)(tai)陽表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)約5700度(du)左右)。已知木衛一表(biao)面(mian)(mian)有(you)超過100座的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan),并證實(shi)木衛一的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)活(huo)(huo)動(dong)頻率(lv)高達地球(qiu)的(de)(de)(de)30倍以(yi)上。天文學家認為(wei):木衛一的(de)(de)(de)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)之所以(yi)如此活(huo)(huo)躍,原因在于它(ta)(ta)是四顆中最接(jie)近木星的(de)(de)(de)一個(ge),受到木星強大的(de)(de)(de)潮汐力和磁場影響非(fei)常嚴重。

美(mei)國華盛頓(dun)大(da)學(xue)行星科學(xue)家(jia)利用計(ji)算機仿真木(mu)衛(wei)一(yi)表面(mian)火山(shan)爆發的(de)情形,結果(guo)顯示木(mu)衛(wei)一(yi)表面(mian)的(de)熔(rong)巖(yan)溫(wen)度之(zhi)高,使(shi)其中(zhong)所含有(you)(you)的(de)鈉(na)、鉀(jia)、硅(gui)、鐵等(deng)都被蒸發成(cheng)氣體(ti)(ti),有(you)(you)部(bu)(bu)(bu)分(fen)變成(cheng)單原子氣體(ti)(ti),有(you)(you)部(bu)(bu)(bu)分(fen)則維持分(fen)子狀態,如(ru)一(yi)氧化硅(gui)、二氧化硅(gui)、一(yi)氧化鐵等(deng),成(cheng)為木(mu)衛(wei)一(yi)大(da)氣層(ceng)的(de)一(yi)部(bu)(bu)(bu)份(fen)。科學(xue)家(jia)們曾在2000年(nian)時提(ti)出預測(ce):這(zhe)些被蒸發的(de)巖(yan)石成(cheng)分(fen),與(yu)火山(shan)氣體(ti)(ti)中(zhong)的(de)硫(liu)或氯(lv)等(deng)交互作用之(zhi)后(hou),可能產生一(yi)些罕見的(de)氣體(ti)(ti),如(ru)氯(lv)化鈉(na)、氯(lv)化鉀(jia)、二氯(lv)化鎂、二氯(lv)化鐵等(deng)。

天文學家在(zai)2003年(nian)時真的(de)(de)在(zai)木(mu)衛(wei)一(yi)表面發(fa)現(xian)(xian)(xian)氯化(hua)(hua)鈉(na)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)成(cheng)(cheng)分,但因觀測(ce)結(jie)果靈敏度(du)不足(zu),無法偵(zhen)(zhen)測(ce)出(chu)氯化(hua)(hua)鉀(jia)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)存在(zai)。如(ru)今,科學家們(men)(men)利(li)用伽(jia)利(li)略衛(wei)星的(de)(de)觀測(ce)資(zi)料,配合(he)他們(men)(men)的(de)(de)地面望(wang)遠鏡(jing)觀測(ce)結(jie)果,分析后(hou)發(fa)現(xian)(xian)(xian):木(mu)衛(wei)一(yi)表面熾熱熔(rong)巖中鈉(na)和(he)鉀(jia),正在(zai)蒸發(fa)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)進入大氣(qi)(qi)(qi)中。此外他們(men)(men)還發(fa)現(xian)(xian)(xian)一(yi)氧化(hua)(hua)硅(gui)則是熔(rong)巖中硅(gui)類氣(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)(de)主要成(cheng)(cheng)分;由于天文學家在(zai)太空(kong)中已觀測(ce)到(dao)一(yi)氧化(hua)(hua)硅(gui)的(de)(de)存在(zai),尤(you)其是表面溫度(du)較冷的(de)(de)恒星大氣(qi)(qi)(qi)中,因此使得(de)木(mu)衛(wei)一(yi)表面一(yi)氧化(hua)(hua)硅(gui)的(de)(de)發(fa)現(xian)(xian)(xian)顯得(de)格外引人注(zhu)目,他們(men)(men)還希望(wang)能在(zai)火山噴出(chu)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)中直接偵(zhen)(zhen)測(ce)到(dao)一(yi)氧化(hua)(hua)硅(gui)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)。相關(guan)研究成(cheng)(cheng)果發(fa)表在(zai)2004年(nian)5月(yue)份的(de)(de)《伊卡魯(lu)斯》雜志中(行星科學的(de)(de)主要刊(kan)物)。

是(shi)太(tai)陽系最(zui)熾熱的衛星

2004年(nian),天(tian)文學家們研究發(fa)現(xian),太陽系內(除太陽外)最熾熱的(de)星(xing)(xing)體(ti)并不是人們一貫認為的(de)距離太陽最近(jin)的(de)行星(xing)(xing)水(shui)星(xing)(xing)和金星(xing)(xing),而是木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)的(de)衛星(xing)(xing)木(mu)(mu)(mu)衛一(木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)最明亮的(de)四(si)顆(ke)衛星(xing)(xing)之(zhi)一,400年(nian)前由伽利略最先(xian)發(fa)現(xian))。

當然,使(shi)得木衛一(yi)(yi)有如此(ci)之高的溫(wen)度并不是太(tai)(tai)陽輻射的功勞,而是它(ta)內部(bu)劇烈火山活動(dong)的結果(guo)。在(zai)太(tai)(tai)陽系內部(bu),再(zai)沒有任(ren)何(he)其它(ta)行(xing)星(xing)或衛星(xing)能與木衛一(yi)(yi)在(zai)火山數量(liang)上相媲美。

天文學家們首次發現木(mu)(mu)衛(wei)一(yi)上強(qiang)烈的火山活動是在20多年(nian)前(qian),當時(shi)美國的“旅行者”號星際探測(ce)器曾給(gei)木(mu)(mu)衛(wei)一(yi)拍攝(she)(she)了(le)一(yi)系列(lie)照(zhao)片。此后,在木(mu)(mu)星附近工(gong)作了(le)約8年(nian)的“伽利略(lve)”號探測(ce)器還為這顆熾熱的衛(wei)星進行了(le)近距離拍照(zhao)。正(zheng)是以這些照(zhao)片為依(yi)據科(ke)學家們確(que)定了(le)木(mu)(mu)衛(wei)一(yi)上有著非常劇烈的火山活動,其表(biao)面溫度可(ke)達1610攝(she)(she)氏度。

來自圣路(lu)易斯華盛頓大(da)學(xue)的(de)(de)(de)研(yan)究人員對木(mu)衛一(yi)(yi)(yi)上的(de)(de)(de)火(huo)山噴發(fa)進行的(de)(de)(de)計算機模擬實驗顯示,木(mu)衛一(yi)(yi)(yi)火(huo)山爆(bao)發(fa)噴射出的(de)(de)(de)熔巖能夠將其(qi)(qi)表面的(de)(de)(de)鈉、鉀、硅、鐵等物(wu)質及(ji)其(qi)(qi)化(hua)合物(wu)熔化(hua)并蒸發(fa)到大(da)氣中。這(zhe)些物(wu)質的(de)(de)(de)氣化(hua)物(wu)與(yu)火(huo)山巖氣體(ti)(含亞硫(liu)化(hua)物(wu)及(ji)氯(lv)化(hua)物(wu))發(fa)生反應便(bian)形(xing)成了木(mu)衛一(yi)(yi)(yi)大(da)氣特有的(de)(de)(de)組成成份(fen):鈉和鉀的(de)(de)(de)氯(lv)化(hua)物(wu)以及(ji)鎂和鐵的(de)(de)(de)二氯(lv)化(hua)物(wu)。

氣(qi)態氯化鈉在木衛一上(shang)已經找到(dao),就條件(jian)來看,要找到(dao)氣(qi)態氯化鉀(jia)我(wo)們的(de)探測器(qi)的(de)靈敏度還需要加(jia)以改進。

盡(jin)管科(ke)學家(jia)們(men)已經獲取(qu)了(le)有(you)關木(mu)衛(wei)一(yi)的(de)(de)(de)(de)許多(duo)(duo)資料(liao),但憑這些(xie)資料(liao)還遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)不能讓(rang)科(ke)學家(jia)們(men)揭開木(mu)衛(wei)一(yi)神秘的(de)(de)(de)(de)面紗:這顆(ke)大小僅與月球相當(dang)的(de)(de)(de)(de)衛(wei)星如(ru)何(he)保持如(ru)此(ci)之高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)漿(jiang)(jiang)溫度?如(ru)此(ci)高(gao)(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)漿(jiang)(jiang)卻為(wei)何(he)熔化不了(le)其周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)石?它的(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)石圈(包括(kuo)地殼和地幔上部)到底有(you)多(duo)(duo)厚多(duo)(duo)堅(jian)固?如(ru)果它上面有(you)山,其高(gao)(gao)(gao)度會不會賽過珠穆朗瑪峰?當(dang)然,要解開這一(yi)系列的(de)(de)(de)(de)疑惑尚需(xu)要天文(wen)學家(jia)們(men)持續不斷(duan)的(de)(de)(de)(de)努力(li)。 [22]

火山爆發頻繁

科學家(jia)研究發(fa)現太(tai)陽(yang)系最(zui)活(huo)躍的火(huo)(huo)山即將(jiang)爆發(fa),而火(huo)(huo)山爆發(fa)活(huo)動頻繁的木衛(wei)在未來的某一天將(jiang)可(ke)能休眠。

此(ci)前,離木(mu)(mu)星(xing)距離最近一(yi)顆大衛(wei)(wei)星(xing)木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)已多次出(chu)現火(huo)(huo)山(shan)爆發活(huo)動,其表層被火(huo)(huo)山(shan)灰覆蓋,其表面還(huan)有數十個活(huo)火(huo)(huo)山(shan)。而木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)的(de)(de)(de)大小和(he)月亮差不多。科學家介紹稱(cheng),木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)表面火(huo)(huo)山(shan)運功頻繁的(de)(de)(de)原因是木(mu)(mu)星(xing)與(yu)其另外三個衛(wei)(wei)星(xing)引力(li)的(de)(de)(de)共同(tong)影響。因為木(mu)(mu)星(xing)與(yu)其衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)引力(li)引發了木(mu)(mu)衛(wei)(wei)一(yi)表面不同(tong)地(di)區(qu)的(de)(de)(de)引力(li)變化(hua),造成(cheng)不同(tong)地(di)區(qu)的(de)(de)(de)拉伸和(he)地(di)殼變化(hua)。

這種引力的拉伸,造成木衛一表(biao)面每隔10米就(jiu)會發生向上(shang)和(he)向下(xia)的運動,因(yin)此引發了地(di)殼的劇(ju)烈活動。法國巴黎天文臺經(jing)過長時間的觀測和(he)研究,已經(jing)證實了這種火山頻繁(fan)活動的原因(yin)。

科學家稱,最讓人震驚的是,如果這種運動過于激烈(lie),將會(hui)使附近(jin)的(de)(de)衛(wei)(wei)(wei)星進入一個圓(yuan)形軌道(dao),而(er)不是(shi)此前的(de)(de)橢圓(yuan)形軌道(dao),那(nei)(nei)么太陽(yang)系(xi)的(de)(de)規律將會(hui)發生重(zhong)大變(bian)化。實(shi)際上(shang),科學(xue)家(jia)結(jie)合1891年就開始對木衛(wei)(wei)(wei)一的(de)(de)觀測(ce)數據,已經發現了(le)(le)這種細微(wei)的(de)(de)變(bian)化。加州大學(xue)的(de)(de)舒(shu)伯特教授認為,一旦木衛(wei)(wei)(wei)一處(chu)于休眠狀態,那(nei)(nei)么木星的(de)(de)軌道(dao)也會(hui)發生變(bian)化,從而(er)使得衛(wei)(wei)(wei)星的(de)(de)軌道(dao)發生變(bian)化。科學(xue)家(jia)們把(ba)相關(guan)的(de)(de)研(yan)究數據發表在了(le)(le)《自然》雜志上(shang)。 

2014年3月(yue)科學家發現(xian)木(mu)衛(wei)一噴出近300公里高(gao)噴流。

2014年8月7日,美國宇(yu)航局網站報(bao)道,在2013年8月份的(de)兩個星(xing)(xing)期時間內,木星(xing)(xing)4顆伽利略衛星(xing)(xing)之(zhi)一的(de)木衛一上連續(xu)發(fa)生了三次大規模(mo)的(de)火山噴發(fa)事件。

2016年5月16日《自(zi)然地(di)球科學(xue)》網(wang)絡版上,來自(zi)美國(guo)地(di)質勘(kan)探(tan)局天文科學(xue)中(zhong)心的科學(xue)家McKinnon和Michael T. Bland發表(biao)(biao)了(le)一(yi)(yi)(yi)篇關于計(ji)算機(ji)模型的文章,該(gai)計(ji)算機(ji)模型能夠構建數字(zi)化的模擬高山。McKinnon稱(cheng)行星研究學(xue)者(zhe)們認為(wei),木衛(wei)一(yi)(yi)(yi)上的高山也許是(shi)由(you)于它持續的火山噴發造成巖漿(jiang)遍布整個(ge)星球而(er)(er)形成的,噴涌到木衛(wei)一(yi)(yi)(yi)表(biao)(biao)面(mian)的巖漿(jiang)有向下流動(dong)(dong)的趨勢。由(you)于木衛(wei)一(yi)(yi)(yi)是(shi)一(yi)(yi)(yi)個(ge)球體(ti),在(zai)它向下流動(dong)(dong)的過程中(zhong),受到壓力(li)的作用從而(er)(er)增加(jia)縱向深(shen)度。

McKinnon表(biao)示,這(zhe)也許能(neng)(neng)解釋為什么在(zai)高(gao)(gao)(gao)山(shan)(shan)旁常有最(zui)近噴發的(de)(de)(de)(de)(de)巖漿(jiang)。地殼(ke)深處(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力強度(du)非常大(da),當裂(lie)縫延伸(shen)至(zhi)地表(biao),壓(ya)力得(de)到釋放,整個(ge)斷層的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力環(huan)境(jing)也隨之改變(bian),為巖漿(jiang)噴發提供了(le)通道。它還能(neng)(neng)解釋木衛一(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)不起(qi)眼的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)征:高(gao)(gao)(gao)山(shan)(shan)與火山(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)反關聯性(xing)。不僅(jin)是因(yin)為逐漸(jian)變(bian)重的(de)(de)(de)(de)(de)巖漿(jiang)使(shi)得(de)地殼(ke)深處(chu)壓(ya)力增(zeng)(zeng)強,也因(yin)為溫度(du)在(zai)逐漸(jian)升高(gao)(gao)(gao)。高(gao)(gao)(gao)溫使(shi)巖石逐漸(jian)膨脹(zhang),但由于(yu)空間不足,又(you)(you)(you)再次處(chu)于(yu)壓(ya)縮環(huan)境(jing)之中。只要(yao)火山(shan)(shan)持續噴發,會帶走(zou)熱量,使(shi)得(de)熱應力變(bian)低,減少形成高(gao)(gao)(gao)山(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing)。但一(yi)旦噴發結束,地殼(ke)又(you)(you)(you)重新變(bian)熱,熱應力增(zeng)(zeng)強,形成高(gao)(gao)(gao)山(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing)又(you)(you)(you)增(zeng)(zeng)加了(le)。

探索計劃

美國國家(jia)航空航天局(NASA)計(ji)劃2026年(nian)向(xiang)木衛(wei)一發射“伊娥(e)火山(shan)(shan)觀(guan)測器”(IVO),2031年(nian)到達木衛(wei)一。它將收集更(geng)多數(shu)據,以便科學家(jia)更(geng)好(hao)地了解木衛(wei)一的潮汐加熱和火山(shan)(shan)活(huo)動。

相關資料

木(mu)衛一的內部在亞瑟·克拉克的小說《2010太空漫游(you)》(2010: Odyssey Two, 1984年作(zuo)品)中,提及(ji)發現號太空船(chuan)對木(mu)衛一進(jin)行觀(guan)測(ce),其船(chuan)身被(bei)火山所噴出(chu)的硫磺所覆蓋。

在電(dian)視連續(xu)劇《巴比(bi)倫(lun)五號》(Babylon 5)中,木(mu)衛一(yi)是其殖民地之一(yi)。

在漫畫機動戰士(shi)海盜鋼(gang)彈中,木衛(wei)一(作品中稱為[伊奧(ao)])是木星帝(di)國的(de)根據地的(de)消息被泄漏給(gei)十字先驅(qu)者軍(jun),因此十字先驅(qu)者軍(jun)決定向伊奧(ao)突擊。

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