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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(xiang)細介紹 PROFILE +

簡介

物理特性

與(yu)(yu)不(bu)少外(wai)太(tai)陽系的衛(wei)星(xing)(xing)不(bu)同,木衛(wei)一與(yu)(yu)類地行星(xing)(xing)有(you)不(bu)少相似(si)的地方,其(qi)表層由硅酸鹽熔巖所(suo)構成,根據(ju)(ju)伽(jia)利(li)略號所(suo)觀測的數據(ju)(ju)中,它的內核可能由硫化鐵(tie)所(suo)組(zu)成,其(qi)半(ban)徑估計最(zui)少有(you)900公(gong)里。

人們以前一(yi)直認為,木衛一(yi)表(biao)面(mian)定擁有不少環(huan)形山。可是(shi)從旅行者1號于(yu)1979年(nian)(nian)傳回地(di)球的(de)(de)照片中,木衛一(yi)表(biao)面(mian)的(de)(de)環(huan)形山并(bing)不多,并(bing)非(fei)如人們所(suo)想,這是(shi)因為其火山活動(dong)使它的(de)(de)地(di)形不斷改(gai)變。于(yu)是(shi),人們便把(ba)它不斷更(geng)新的(de)(de)表(biao)面(mian)看(kan)成(cheng)(cheng)是(shi)“年(nian)(nian)輕”的(de)(de),因為這些地(di)形是(shi)新近形成(cheng)(cheng);相反,月(yue)(yue)球表(biao)面(mian)滿布隕石坑(keng),并(bing)保留(liu)了數十億年(nian)(nian),人們便把(ba)月(yue)(yue)球的(de)(de)表(biao)面(mian)看(kan)成(cheng)(cheng)是(shi)“年(nian)(nian)老”的(de)(de)。

除了火山外(wai),木衛(wei)一其他的(de)(de)(de)景觀,僅有一些(xie)普通的(de)(de)(de)山脈(mo)、溶(rong)化(hua)硫湖(hu)泊、深(shen)度達數百(bai)(bai)公里的(de)(de)(de)破火山口,以及長達數百(bai)(bai)公里的(de)(de)(de)低(di)黏度液體在(zai)流動,可能是(shi)液態硫或是(shi)硅酸鹽。此外(wai),木衛(wei)一的(de)(de)(de)硫磺及其化(hua)合物(wu)擁(yong)有多(duo)種不(bu)同的(de)(de)(de)顏色,形成(cheng)了它(ta)獨(du)特(te)多(duo)變的(de)(de)(de)外(wai)觀。

科學家(jia)從(cong)兩艘旅行(xing)者(zhe)號傳(chuan)回的(de)多(duo)張照片作出(chu)(chu)分(fen)析,相信(xin)木(mu)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)表面的(de)熔巖流,主要由(you)融化了的(de)硫(liu)化物(wu)所組(zu)成。但是(shi)從(cong)地(di)面的(de)紅(hong)外線研究結果中,測(ce)得木(mu)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)熱(re)點(dian)的(de)溫(wen)度(du)(du)可高達2000K,比(bi)(bi)硫(liu)的(de)沸(fei)點(dian)還要高出(chu)(chu)1300K,因此有指這些(xie)熔巖不(bu)太(tai)可能(neng)是(shi)硫(liu),木(mu)衛(wei)(wei)(wei)一(yi)的(de)整體平均溫(wen)度(du)(du)為130K,比(bi)(bi)熱(re)點(dian)溫(wen)度(du)(du)低得多(duo),而最新的(de)理(li)論(lun)也指出(chu)(chu)那些(xie)熔巖流是(shi)由(you)硅酸鹽(yan)組(zu)成。根(gen)據哈勃太(tai)空望遠鏡的(de)觀測(ce)結果,這些(xie)物(wu)質(zhi)可能(neng)富含金(jin)屬元素鈉(na),在不(bu)同地(di)方也可能(neng)含有不(bu)同的(de)物(wu)質(zhi)。

木衛一大(da)氣層極端(duan)稀薄,只(zhi)有(you)地球(qiu)大(da)氣壓力的十億分之(zhi)一,主(zhu)要的成分是二氧化(hua)硫,氯化(hua)鈉、一氧化(hua)硫及氧也有(you)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(qi)熱力可以蒸發木衛一上的水,但其(qi)他大型(xing)衛星的水則不足以蒸發。

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。這三顆衛(wei)星的共動關系(xi)固(gu)(gu)定,木(mu)衛(wei)一(yi)的公轉周(zhou)期是(shi)木(mu)衛(wei)二的一(yi)半,后者是(shi)木(mu)衛(wei)三的一(yi)半。雖然木(mu)衛(wei)一(yi)就(jiu)像地球的衛(wei)星月球一(yi)般,只用固(gu)(gu)定的一(yi)面朝向其主星,由于木(mu)衛(wei)二與(yu)木(mu)衛(wei)三的作用使(shi)(shi)它(ta)有(you)一(yi)點點不穩(wen)定。它(ta)使(shi)(shi)木(mu)衛(wei)一(yi)扭動、彎(wan)曲(qu),大約有(you)100米長,并在(zai)復原扭曲(qu)的循環(huan)中產生能量。

木(mu)衛一同樣切割木(mu)星的磁場線(xian),生(sheng)(sheng)(sheng)成電(dian)流。對于引潮力而言由此產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)的能量不多,但(dan)電(dian)流的功(gong)率仍有(you)1兆瓦特。它也剝去了一些(xie)木(mu)衛一的物質,并在木(mu)星周圍產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)強烈的凸(tu)起狀輻射。在凸(tu)出(chu)面(mian)中脫離的粒子部(bu)分地造成了木(mu)星的巨大磁層。

物理特征

大小: 3,660.0 × 3,637.4 × 3,630.6 km

赤道表面引力(li): 1.796 m/s2(0.183 g)

宇宙速(su)度: 2.558 km/s

自(zi)轉周期: 同步(bu)的

赤道旋轉速(su)率: 271 km/h

反照率: 0.63 ± 0.02

表面(mian)溫度:平均(jun) 130K ;最大 2000 K

星等: 5.02 (沖)

軌道資料

近(jin)拱點: 420,000 km (0.002 807 AU)

遠(yuan)拱點: 423,400 km (0.002 830 AU)

平(ping)均軌道半徑: 421,700 km (0.002 819 AU)

軌道離(li)心率: 0.0041

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

平(ping)均公轉速(su)度: 17.334 km/s

軌道傾角(jiao): 2.21° (對黃道)

0.05°(對木星的赤道)

衛星(xing)所屬(shu)星(xing)球: 木星(xing)

結構

艾奧比(bi)地球(qiu)(qiu)的(de)(de)衛(wei)星(xing)月球(qiu)(qiu)略(lve)大(da)一些,它(ta)的(de)(de)平均半(ban)徑是(shi)1,821.3公(gong)里(li)(比(bi)月球(qiu)(qiu)大(da)約5%),質量(liang)是(shi)8.9319×10公(gong)斤(大(da)約比(bi)月球(qiu)(qiu)多21%)。它(ta)的(de)(de)形狀略(lve)為(wei)橢(tuo)球(qiu)(qiu),而它(ta)最長的(de)(de)軸是(shi)指向木星(xing)的(de)(de)。在伽(jia)利略(lve)衛(wei)星(xing)中,艾奧的(de)(de)質量(liang)和體(ti)積都比(bi)蓋尼米(mi)德和卡里(li)斯托小,但(dan)比(bi)歐羅巴大(da)。

內部

主(zhu)要由(you)硅酸(suan)(suan)鹽(yan)巖石和(he)(he)鐵(tie)組成,艾(ai)奧在外太陽(yang)系(xi)的(de)(de)(de)衛星中比(bi)其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)衛星都更(geng)接(jie)近類地(di)行(xing)(xing)星的(de)(de)(de)結構主(zhu)體,其(qi)(qi)它(ta)的(de)(de)(de)主(zhu)要由(you)碎冰和(he)(he)硅酸(suan)(suan)鹽(yan)混合組成。艾(ai)奧的(de)(de)(de)密度(du)為3.5275g/cm是太陽(yang)系(xi)的(de)(de)(de)衛星中密度(du)最高的(de)(de)(de);明顯的(de)(de)(de)比(bi)其(qi)(qi)他的(de)(de)(de)伽利(li)略(lve)(lve)衛星高,也比(bi)地(di)球的(de)(de)(de)月球要高。根(gen)據旅(lv)行(xing)(xing)者(zhe)號(hao)和(he)(he)伽利(li)略(lve)(lve)號(hao)測量(liang)的(de)(de)(de)衛星質(zhi)(zhi)量(liang)、半(ban)徑(jing)和(he)(he)四極引力系(xi)數(關于質(zhi)(zhi)量(liang)在內(nei)部(bu)如何分布的(de)(de)(de)數值)建立的(de)(de)(de)模型,建議它(ta)的(de)(de)(de)內(nei)部(bu)和(he)(he)外部(bu)之(zhi)間(jian)是有(you)所(suo)不同的(de)(de)(de),富(fu)含(han)(han)硅酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)外殼和(he)(he)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)地(di)幔,鐵(tie)或硫化鐵(tie)-富(fu)含(han)(han)在核心,金屬核心的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)大約占了(le)艾(ai)奧質(zhi)(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)20%。依據核心中硫的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang),如果完全由(you)鐵(tie)組成,核心的(de)(de)(de)半(ban)徑(jing)在350至650公(gong)里(220至400英里)之(zhi)間(jian);如果由(you)鐵(tie)和(he)(he)硫混和(he)(he)組成,核心的(de)(de)(de)半(ban)徑(jing)則在550至900公(gong)里(310至560英里)。伽利(li)略(lve)(lve)號(hao)的(de)(de)(de)磁強計沒(mei)有(you)測出艾(ai)奧內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)磁場,所(suo)以認為核心沒(mei)有(you)對流(liu)。

模型也建(jian)議艾奧內部(bu)的組(zu)成,地幔至少有75%由(you)富含鎂的礦物橄欖石(shi)組(zu)成,并且(qie)有大量類(lei)似于(yu)L球(qiu)(qiu)粒隕(yun)石(shi)和(he)(he)LL球(qiu)(qiu)粒隕(yun)石(shi)的隕(yun)石(shi),并且(qie)有更高的鐵(tie)含量(相較于(yu)地球(qiu)(qiu)的衛星月球(qiu)(qiu)的硅,但仍比火(huo)星低)要(yao)(yao)維持在艾奧上觀(guan)察到的熱流,10-20%的地幔也許是溶解的,但觀(guan)察到高溫(wen)的火(huo)山(shan)作用(yong)地區,也許有更高的被(bei)熔解比例(li)。由(you)于(yu)廣泛的火(huo)山(shan)作用(yong),艾奧的巖石(shi)圈主要(yao)(yao)由(you)硫磺和(he)(he)玄(xuan)武巖組(zu)成,它(ta)的厚度(du)至少有12公(gong)里(li)(7英里(li)),但不會超(chao)過(guo)40公(gong)里(li)(25英里(li))。

潮汐加熱

不(bu)同于地球和(he)(he)月(yue)球,艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)內(nei)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)源主要(yao)來(lai)自潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)散(san)逸(yi)而(er)不(bu)是放(fang)射性(xing)同位素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)衰變(bian),這(zhe)(zhe)(zhe)是艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)與歐羅(luo)巴(ba)(ba)和(he)(he)蓋尼米德共振(zhen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果。這(zhe)(zhe)(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)化(hua)與木星和(he)(he)艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)(li)、軌(gui)(gui)(gui)道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)心率、它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部構(gou)造和(he)(he)物理狀(zhuang)態有(you)關。它和(he)(he)歐羅(luo)巴(ba)(ba)與蓋尼米德的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)拉普拉斯共振(zhen),維(wei)系了(le)艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)(li)心率并且(qie)防止了(le)它因潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)散(san)逸(yi)而(er)使(shi)(shi)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)變(bian)圓。軌(gui)(gui)(gui)道(dao)共振(zhen)也(ye)幫助艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)維(wei)持到木星的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)距離(li)(li),否(fou)則木星涌起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)將導致艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)成螺旋形的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)逐漸由(you)外向內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)朝母行星接近。艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)隆起在軌(gui)(gui)(gui)道(dao)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)近木點和(he)(he)遠木點的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)刻之(zhi)間(jian)有(you)著100米(330英(ying)尺)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)垂(chui)直變(bian)化(hua)。由(you)于這(zhe)(zhe)(zhe)種潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)拉扯在艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部產生了(le)摩擦或是潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)散(san)逸(yi),如(ru)(ru)果沒有(you)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)共振(zhen),這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)將使(shi)(shi)得艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)變(bian)得更(geng)(geng)圓;在艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)部創造更(geng)(geng)大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)加(jia)(jia)熱(re),使(shi)(shi)這(zhe)(zhe)(zhe)顆衛星內(nei)部更(geng)(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地幔和(he)(he)核心被熔化(hua)。如(ru)(ru)此產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量(liang)大于放(fang)射性(xing)衰變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)200倍,這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)熱(re)量(liang)以火(huo)山活動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形式(shi)被釋放(fang)出(chu)來(lai),造成在觀測(ce)上(shang)看見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)熱(re)流(liu)(全球總量(liang):0.6至(zhi)1.6×10瓦)。它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)(gui)道(dao)模型認為(wei)艾(ai)奧(ao)(ao)(ao)內(nei)部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)(chao)汐(xi)(xi)加(jia)(jia)熱(re)會隨著時(shi)間(jian)而(er)改(gai)變(bian),并且(qie)目(mu)前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)流(liu)也(ye)不(bu)是長時(shi)間(jian)平(ping)均的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)代表。

表面

基于他們(men)(men)對月球、火(huo)(huo)(huo)星(xing)(xing)和(he)水星(xing)(xing)等(deng)古老表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)經驗,科學家預(yu)期(qi)在(zai)(zai)旅(lv)行者(zhe)1號傳(chuan)回的(de)(de)第地(di)一張艾奧(ao)的(de)(de)影像上(shang)將看見許(xu)多的(de)(de)撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)坑(keng)(keng)(keng)。橫跨在(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)坑(keng)(keng)(keng)密度可以提供艾奧(ao)的(de)(de)年(nian)齡(ling),但是(shi)(shi),他們(men)(men)很驚訝的(de)(de)發(fa)現在(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)幾(ji)乎全無撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)坑(keng)(keng)(keng),取而代之的(de)(de)是(shi)(shi)光滑(hua)的(de)(de)平原,和(he)在(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)有著各(ge)式(shi)各(ge)樣大小(xiao)的(de)(de)火(huo)(huo)(huo)山(shan)口和(he)火(huo)(huo)(huo)山(shan)的(de)(de)熔(rong)巖流。與是(shi)(shi)各(ge)地(di)地(di)被(bei)觀測過的(de)(de)點(dian)來比較(jiao),艾奧(ao)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)有著五(wu)顏六色的(de)(de)來自(zi)不同(tong)的(de)(de)硫磺組成的(de)(de)材料(liao)(比較(jiao)起來艾奧(ao)的(de)(de)前(qian)導(dao)半球有著腐敗的(de)(de)橘(ju)子(zi)或是(shi)(shi)披(pi)薩的(de)(de)顏色)。缺(que)乏(fa)撞(zhuang)(zhuang)擊(ji)坑(keng)(keng)(keng)表(biao)(biao)(biao)(biao)示艾奧(ao)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)是(shi)(shi)很年(nian)輕的(de)(de),像是(shi)(shi)地(di)球的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian);火(huo)(huo)(huo)山(shan)口被(bei)它們(men)(men)制造的(de)(de)連綿不絕的(de)(de)火(huo)(huo)(huo)山(shan)物(wu)質掩埋掉。在(zai)(zai)旅(lv)行者(zhe)1號短暫(zan)的(de)(de)觀察下,證實了這個壯觀的(de)(de)情景,至少有9座活火(huo)(huo)(huo)山(shan)存在(zai)(zai)著。

表面的成分

艾(ai)(ai)奧(ao)五顏六色(se)(se)的(de)(de)(de)(de)表面是它廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)火山(shan)作用導致(zhi)各種(zhong)各樣材料(liao)的(de)(de)(de)(de)結果,這(zhe)(zhe)些材料(liao)包(bao)含硅酸(suan)鹽(yan)(例(li)如直輝(hui)石類(lei))、硫(liu)(liu)(liu)磺和(he)二氧化硫(liu)(liu)(liu)二氧化硫(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)霜橫(heng)跨并普遍的(de)(de)(de)(de)存在(zai)于(yu)艾(ai)(ai)奧(ao)表面,形(xing)成白色(se)(se)或灰色(se)(se)材料(liao)組成的(de)(de)(de)(de)廣(guang)大區(qu)域。散(san)布在(zai)中緯度(du)和(he)極區(qu)的(de)(de)(de)(de)硫(liu)(liu)(liu)磺,經(jing)常(chang)受到(dao)輻射的(de)(de)(de)(de)破壞(huai),造(zao)成穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)8鏈硫(liu)(liu)(liu)磺被(bei)破壞(huai)。這(zhe)(zhe)種(zhong)輻射的(de)(de)(de)(de)破壞(huai)使(shi)得艾(ai)(ai)奧(ao)的(de)(de)(de)(de)極區(qu)呈現(xian)紅(hong)褐色(se)(se)。

爆發(fa)的(de)火(huo)(huo)山(shan),經(jing)常(chang)(chang)產生傘(san)形的(de)流(liu)(liu)束(shu),將(jiang)表面涂裝(zhuang)上(shang)硫(liu)磺(huang)(huang)和(he)硅酸(suan)鹽的(de)材料。流(liu)(liu)束(shu)在(zai)(zai)艾奧表面的(de)沉積(ji)(ji)物會(hui)依據流(liu)(liu)束(shu)內硫(liu)磺(huang)(huang)和(he)二(er)(er)(er)氧化(hua)硫(liu)數量(liang)的(de)不同而呈現白色(se)(se)或(huo)紅(hong)色(se)(se)。通常(chang)(chang),從包(bao)含大量(liang)S2的(de)火(huo)(huo)山(shan)形成(cheng)(cheng)的(de)流(liu)(liu)束(shu),會(hui)導(dao)致紅(hong)色(se)(se)的(de)扇形沉積(ji)(ji),或(huo)是在(zai)(zai)極端(duan)的(de)例子中,形成(cheng)(cheng)大的(de)(高度達到450公里(li)(280英里(li))的(de)主要事例中)紅(hong)色(se)(se)環。一個(ge)流(liu)(liu)束(shu)形成(cheng)(cheng)紅(hong)色(se)(se)圓環沉積(ji)(ji)的(de)明(ming)顯例子是裴蕾火(huo)(huo)山(shan),這個(ge)紅(hong)色(se)(se)的(de)沉積(ji)(ji)主要是硫(liu)磺(huang)(huang)(通常(chang)(chang)是3或(huo)4鏈(lian)的(de)硫(liu)磺(huang)(huang)分子)、二(er)(er)(er)氧化(hua)硫(liu)、或(huo)者還有Cl2SO2。形成(cheng)(cheng)在(zai)(zai)硅酸(suan)鹽熔(rong)巖邊緣(yuan)的(de)流(liu)(liu)束(shu)(通過熔(rong)巖和(he)先(xian)前已經(jing)沉積(ji)(ji)的(de)硫(liu)磺(huang)(huang)和(he)二(er)(er)(er)氧化(hua)硫(liu))會(hui)造成(cheng)(cheng)灰色(se)(se)或(huo)白色(se)(se)的(de)沉積(ji)(ji)。

由艾(ai)(ai)奧(ao)的(de)(de)結構圖和(he)高密度,認為艾(ai)(ai)奧(ao)沒有(you)或(huo)是只有(you)少(shao)量(liang)的(de)(de)水(shui),雖然偵測到含(han)冰(bing)屑或(huo)含(han)水(shui)礦(kuang)物的(de)(de)小礦(kuang)穴,最著名的(de)(de)是在(zai)(zai)季禧(xi)霸山(Gish Bar Mons)的(de)(de)西北側。水(shui)的(de)(de)缺(que)乏可(ke)以歸咎于木(mu)星(xing)在(zai)(zai)早期有(you)足夠的(de)(de)熱,在(zai)(zai)太陽系的(de)(de)演化(hua)過程中(zhong)將(jiang)在(zai)(zai)艾(ai)(ai)奧(ao)附(fu)近的(de)(de)揮發(fa)性(xing)物質,像水(shui),都蒸發(fa)掉了,但(dan)熱不足以影響更遠(yuan)處的(de)(de)地(di)方。

火山作用

由艾奧的(de)(de)(de)軌道離心(xin)率(lv)引發的(de)(de)(de)潮汐熱迫使這顆衛星成為(wei)太陽系中(zhong)火山(shan)(shan)最活(huo)躍的(de)(de)(de)天體,有數(shu)百座火山(shan)(shan)中(zhong)心(xin)和(he)四處流竄(cuan)的(de)(de)(de)熔巖(yan)流。當發生主(zhu)要的(de)(de)(de)噴(pen)發時,主(zhu)要成分是玄武巖(yan)的(de)(de)(de)硅酸鹽與(yu)富含鐵鎂質或超鐵鎂質巖(yan)石的(de)(de)(de)熔巖(yan)流長度十倍于平(ping)時,可以長達數(shu)百公里(li)。做為(wei)這些(xie)活(huo)動的(de)(de)(de)副產品,硫(liu)磺、二氧化流和(he)硅酸鹽碎屑等物(wu)質(像是灰燼(jin)),可以被(bei)吹(chui)送到500公里(li)(310英里(li))的(de)(de)(de)高空(kong)中(zhong),形成巨大的(de)(de)(de)扇形流束,為(wei)周圍的(de)(de)(de)地型提(ti)供了紅色(se)、黑色(se)和(he)白(bai)色(se)等采(cai)繪的(de)(de)(de)材料,并(bing)且提(ti)供了廣(guang)泛的(de)(de)(de)材料補充(chong)艾奧大氣層(ceng)(ceng)和(he)木星廣(guang)大磁層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)物(wu)質。

艾奧的(de)(de)表(biao)面有(you)許(xu)多由(you)沉(chen)積物構成(cheng),被(bei)稱為(wei)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口的(de)(de)點,火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口一(yi)般(ban)都有(you)高聳的(de)(de)墻壁和(he)(he)一(yi)定數量的(de)(de)平(ping)坦表(biao)面。這(zhe)些(xie)特征類(lei)似(si)地球(qiu)上(shang)(shang)的(de)(de)破火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口;如果他們是如同(tong)(tong)地球(qiu)上(shang)(shang)的(de)(de)表(biao)兄弟(di)一(yi)樣,是經由(you)崩塌導致一(yi)些(xie)熔(rong)巖(yan)(yan)管的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng),但這(zhe)些(xie)仍都是未知的(de)(de)。有(you)一(yi)種假說(shuo)認為(wei)這(zhe)些(xie)特點可已經由(you)發掘(jue)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)巖(yan)(yan)層(ceng),和(he)(he)被(bei)疊加進入或排除在(zai)(zai)巖(yan)(yan)層(ceng)上(shang)(shang)的(de)(de)材料來鑒識(shi)。不同(tong)(tong)于地球(qiu)和(he)(he)火(huo)(huo)(huo)(huo)星的(de)(de)特征,這(zhe)些(xie)沉(chen)積物沒有(you)在(zai)(zai)盾狀(zhuang)火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)中心的(de)(de)尖(jian)峰,并且更為(wei)巨大,它們的(de)(de)平(ping)均直徑是41公(gong)里(li)(25英里(li)),最大的(de)(de)洛(luo)基火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口直徑達到202公(gong)里(li)(126英里(li))。無論形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)機制是如何,許(xu)多火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口的(de)(de)型態(tai)學和(he)(he)分(fen)布狀(zhuang)態(tai)建議(yi)這(zhe)些(xie)特征是受到結構上(shang)(shang)的(de)(de)控制,或者至少有(you)一(yi)半與山(shan)或斷層(ceng)有(you)關。這(zhe)些(xie)特征通(tong)常(chang)是火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)爆發的(de)(de)特征,可能(neng)是熔(rong)巖(yan)(yan)流橫越過火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口內的(de)(de)平(ping)原(yuan),像(xiang)是2001年季禧霸山(shan)的(de)(de)噴發,或是熔(rong)巖(yan)(yan)湖(hu)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)。在(zai)(zai)艾奧的(de)(de)熔(rong)巖(yan)(yan)湖(hu)有(you)一(yi)個會(hui)持續翻轉的(de)(de)熔(rong)巖(yan)(yan)外殼,像(xiang)是裴蕾火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan),或是有(you)著翻轉情節的(de)(de)外殼,像(xiang)是洛(luo)基火(huo)(huo)(huo)(huo)山(shan)口。

熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu)代表艾奧(ao)另一(yi)種的(de)(de)主要火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)地(di)(di)形。巖(yan)(yan)(yan)漿(jiang)從火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)口(kou)表面的(de)(de)出氣孔或裂(lie)縫噴(pen)發出來(lai),產(chan)生(sheng)(sheng)膨脹(zhang),形成的(de)(de)熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu)類(lei)似地(di)(di)球上在(zai)(zai)夏威夷的(de)(de)啟勞亞火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)。來(lai)自伽利略(lve)號(hao)的(de)(de)影像顯(xian)示(shi)艾奧(ao)許多的(de)(de)主要熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu),像是(shi)普羅(luo)米(mi)修斯火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)和阿米(mi)拉(la)尼(ni)火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan),是(shi)在(zai)(zai)舊的(de)(de)熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu)上產(chan)生(sheng)(sheng)小的(de)(de)斷裂(lie)處上方(fang)產(chan)生(sheng)(sheng)新熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)堆積。在(zai)(zai)艾奧(ao)上也觀(guan)察到(dao)夠(gou)大的(de)(de)熔巖(yan)(yan)(yan)噴(pen)發,例如,從1979年(nian)旅行者號(hao)到(dao)1996年(nian)伽利略(lve)號(hao)的(de)(de)第一(yi)次(ci)觀(guan)測,普羅(luo)米(mi)修斯前緣的(de)(de)熔巖(yan)(yan)(yan)就流(liu)(liu)(liu)動了75至95公里(li)(li)(47至59英(ying)里(li)(li))。在(zai)(zai)1997年(nian)的(de)(de)一(yi)次(ci)主要噴(pen)發,產(chan)生(sheng)(sheng)了超過3,500公里(li)(li)(1,350英(ying)里(li)(li))長的(de)(de)新鮮熔巖(yan)(yan)(yan)流(liu)(liu)(liu),并且充斥在(zai)(zai)鄰近的(de)(de)Pillan火(huo)(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)口(kou)。

新視(shi)野號的五張(zhang)連(lian)續影像顯示艾奧的特瓦史塔火山口噴出(chu)的物體高出(chu)表(biao)面達330公里(li)。

科學(xue)家分析旅行者的(de)(de)影像后,相信這(zhe)些流體主要由熔(rong)解的(de)(de)各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)硫磺化合(he)物組成。但(dan)是(shi)隨后地基(ji)天文臺和伽利略號的(de)(de)觀測(ce)卻(que)顯(xian)示這(zhe)些流體是(shi)由玄武巖與(yu)鎂(mei)(mei)鐵質和超鎂(mei)(mei)鐵質構成的(de)(de)。這(zhe)樣的(de)(de)假說是(shi)依(yi)據對艾奧的(de)(de)"熱點"進行溫(wen)度(du)測(ce)量,或是(shi)熱輻射位置(zhi)的(de)(de)結(jie)果,這(zhe)些結(jie)果建議的(de)(de)溫(wen)度(du)至少高達1,300K,更有(you)高達1,600K的(de)(de)點,估計原始的(de)(de)噴(pen)發溫(wen)度(du)可以達到2,000K,但(dan)是(shi)因為當初使用錯誤的(de)(de)溫(wen)度(du)模(mo)型將(jiang)溫(wen)度(du)塑造的(de)(de)過(guo)高,之后已經證實溫(wen)度(du)被高估了。

在(zai)裴蕾火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)和(he)洛基火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)口發現流(liu)(liu)束(shu)(shu)是證實艾(ai)(ai)奧有活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地(di)質(zhi)活(huo)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個標(biao)志。通常(chang),這些(xie)(xie)(xie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)是硫(liu)磺和(he)二(er)氧化(hua)硫(liu)以(yi)每秒1公里(li)(li)(0.6英里(li)(li))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)從(cong)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)噴發出來(lai)所形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de),在(zai)流(liu)(liu)束(shu)(shu)中(zhong)(zhong)可以(yi)發現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物質(zhi)還包(bao)括鈉、鉀和(he)氯。這些(xie)(xie)(xie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)看起來(lai)是由(you)下面(mian)二(er)種(zhong)(zhong)方法中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)(zhong)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。艾(ai)(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)最大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)是當被(bei)(bei)熔(rong)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)(yan)漿從(cong)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)口或熔(rong)巖(yan)(yan)湖(hu)噴出硫(liu)磺和(he)二(er)氧化(hua)硫(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou),并經常(chang)會扯泄出硅(gui)酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)碎屑(xie),這些(xie)(xie)(xie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)會在(zai)表面(mian)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)紅(hong)色(短鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硫(liu)磺)和(he)黑色(硅(gui)酸鹽火(huo)(huo)成(cheng)(cheng)巖(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碎屑(xie))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)沉積(ji)物。這些(xie)(xie)(xie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)在(zai)艾(ai)(ai)奧表面(mian)被(bei)(bei)觀察到最大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是直徑達到1,000公里(li)(li)(620英里(li)(li))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)紅(hong)色環(huan)狀(zhuang)沉積(ji),例如(ru)裴蕾火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)、特瓦史塔火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)口和(he)Dazhbog火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)口,都是由(you)者種(zhong)(zhong)形(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)形(xing)(xing)式流(liu)(liu)束(shu)(shu)造成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是當熔(rong)巖(yan)(yan)流(liu)(liu)將(jiang)底部的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)氧化(hua)硫(liu)霜氣化(hua),將(jiang)硫(liu)磺送上空中(zhong)(zhong)。照種(zhong)(zhong)形(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)經常(chang)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)明亮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)圓形(xing)(xing)二(er)氧化(hua)硫(liu)沉積(ji)。這種(zhong)(zhong)形(xing)(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)束(shu)(shu)高度(du)通常(chang)低(di)于100公里(li)(li)(62英里(li)(li)),并且(qie)流(liu)(liu)束(shu)(shu)可以(yi)維持很長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)壽命(ming),像(xiang)是普羅(luo)米修斯火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)、阿米拉(la)尼、和(he)產靈火(huo)(huo)山(shan)(shan)(shan)(shan)(shan)。

山脈

艾(ai)奧表面有(you)100至150座山峰,平(ping)均(jun)高度(du)(du)為6公里(li),最高的(de)一(yi)座是位于南(nan)極的(de)Bo?saule Montes,高達17.5±1.5公里(li)。山峰通(tong)常都很(hen)巨大,平(ping)均(jun)長度(du)(du)是157公里(li),被隔絕的(de)結(jie)構(gou)看(kan)起來沒有(you)全球性的(de)構(gou)造(zao)模式,跟地球上的(de)山峰一(yi)樣(yang)。艾(ai)奧必須要有(you)硅酸(suan)鹽巖(yan)石構(gou)成的(de)地殼(ke),才(cai)能(neng)支撐(cheng)這些巨大的(de)山峰,相較之下硫磺構(gou)成的(de)地殼(ke)就不可能(neng)產(chan)生(sheng)。

盡管艾奧廣泛的(de)(de)火(huo)山(shan)作用呈現出許多(duo)的(de)(de)特征,幾乎所有的(de)(de)山(shan)都有來自地(di)殼運動(dong)的(de)(de)結(jie)構。艾奧多(duo)數的(de)(de)山(shan)峰并非由(you)(you)火(huo)山(shan)所造成(cheng),反(fan)而是(shi)由(you)(you)巖(yan)石圈(quan)受到壓(ya)縮應(ying)力(li)的(de)(de)結(jie)果而形(xing)(xing)(xing)成(cheng),這些是(shi)經(jing)(jing)由(you)(you)艾奧外殼經(jing)(jing)常性的(de)(de)掀(xian)動(dong)和(he)(he)逆斷層提高的(de)(de)。導致山(shan)峰形(xing)(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)壓(ya)縮應(ying)力(li)是(shi)來自火(huo)山(shan)沉積的(de)(de)物質不斷被(bei)(bei)埋(mai)葬的(de)(de)結(jie)果。全球性的(de)(de)山(shan)脈分布看起來是(shi)與(yu)火(huo)山(shan)結(jie)構相對稱的(de)(de);山(shan)峰分布區域(yu)只(zhi)有少許的(de)(de)火(huo)山(shan)存(cun)在,反(fan)之亦然。這建議大尺度區域(yu)的(de)(de)巖(yan)石圈(quan)結(jie)構何處(chu)被(bei)(bei)壓(ya)縮(支持山(shan)的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng))和(he)(he)擴張(zhang)(支持火(huo)山(shan)口的(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng))所掌(zhang)控。區域(yu)性的(de)(de),然而山(shan)和(he)(he)火(huo)山(shan)口經(jing)(jing)常緊靠在一起,則是(shi)當山(shan)在形(xing)(xing)(xing)成(cheng)并到達(da)表(biao)面時曾經(jing)(jing)有斷層形(xing)(xing)(xing)成(cheng),而造成(cheng)巖(yan)漿的(de)(de)侵蝕。

在艾(ai)奧上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)峰(feng)(通(tong)常(chang)是周圍的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)原(yuan)上(shang)升的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構)有(you)各種(zhong)(zhong)(zhong)各樣的(de)(de)(de)(de)(de)型態(tai)。高原(yuan)是最普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de),這種(zhong)(zhong)(zhong)結(jie)(jie)構相似(si)大(da)、頂(ding)部平(ping)坦的(de)(de)(de)(de)(de)方山(shan)與(yu)堅固的(de)(de)(de)(de)(de)表面。其它的(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)看起來是被掀動的(de)(de)(de)(de)(de)地殼,有(you)著平(ping)緩斜坡(po)的(de)(de)(de)(de)(de),是舊有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)表面形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de);包括表層物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)陡(dou)坡(po),是下層物(wu)質(zhi)受到壓縮應力抬昇的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果。這兩種(zhong)(zhong)(zhong)山(shan)經常(chang)都有(you)陡(dou)峭的(de)(de)(de)(de)(de)陡(dou)坡(po)形(xing)(xing)成(cheng)一個或(huo)多個的(de)(de)(de)(de)(de)邊緣(yuan)。在艾(ai)奧上(shang)只(zhi)有(you)幾(ji)座山(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)源頭看起來是火(huo)(huo)山(shan),這些山(shan)類似(si)盾狀(zhuang)火(huo)(huo)山(shan),坡(po)度(du)是平(ping)緩的(de)(de)(de)(de)(de)(6–7°),中(zhong)心有(you)一個小的(de)(de)(de)(de)(de)破火(huo)(huo)山(shan)口和沿著附近的(de)(de)(de)(de)(de)淺傾(qing)斜邊緣(yuan)。這些火(huo)(huo)山(shan)通(tong)常(chang)都比艾(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)均大(da)小為小,平(ping)均只(zhi)有(you)1至2公(gong)里(li)(0.6至1.2英里(li))的(de)(de)(de)(de)(de)高度(du),和40至60公(gong)里(li)(25至37英里(li))寬。其它還有(you)幾(ji)個傾(qing)斜度(du)更平(ping)緩的(de)(de)(de)(de)(de)盾狀(zhuang)火(huo)(huo)山(shan),因為有(you)熔巖流成(cheng)輻射狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)從中(zhong)央輻射而出,才從型態(tai)學(xue)上(shang)推斷是艾(ai)奧上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)火(huo)(huo)山(shan),像是拉火(huo)(huo)山(shan)結(jie)(jie)構。

幾乎所有的(de)(de)(de)山看起(qi)來都(dou)在退化的(de)(de)(de)階段上,大形的(de)(de)(de)山崩沉積是(shi)(shi)艾奧上的(de)(de)(de)山的(de)(de)(de)地基共同的(de)(de)(de)現象,因此崩壞作用被建(jian)議是(shi)(shi)退化的(de)(de)(de)主要(yao)形式。在艾奧的(de)(de)(de)方(fang)山和(he)高原共同的(de)(de)(de)特征是(shi)(shi)扇貝狀的(de)(de)(de)邊緣,這是(shi)(shi)二氧(yang)化硫從艾奧的(de)(de)(de)地殼滲透(tou),導致(zhi)山的(de)(de)(de)邊緣區域弱化的(de)(de)(de)結果。

極光(guang)在艾(ai)奧的上層大氣發(fa)光(guang),不同的顏色(se)(se)(se)來(lai)自大氣中不同的成(cheng)分(綠(lv)色(se)(se)(se)來(lai)自鈉原(yuan)子(zi),紅色(se)(se)(se)來(lai)自氧(yang)原(yuan)子(zi),藍(lan)色(se)(se)(se)來(lai)自火山(shan)的氣體,像(xiang)是(shi)(shi)二氧(yang)化硫(liu))。影像(xiang)是(shi)(shi)在艾(ai)奧食(shi)攝影的。

大氣層

艾奧(ao)的(de)(de)大(da)(da)氣(qi)層(ceng)極端稀薄(bo),只有地球大(da)(da)氣(qi)壓力(li)的(de)(de)十億分之一,主要的(de)(de)成分是二(er)氧(yang)(yang)化硫,氯化鈉、一氧(yang)(yang)化硫及(ji)氧(yang)(yang)也(ye)有少許。稀薄(bo)的(de)(de)艾奧(ao)大(da)(da)氣(qi)意(yi)味(wei)著未來(lai)以任何方式著陸艾奧(ao)的(de)(de)探測器(qi)都不需(xu)要安裝隔(ge)熱板來(lai)保護儀(yi)器(qi),但(dan)是需(xu)要反推進火箭來(lai)進行軟登陸。稀薄(bo)的(de)(de)大(da)(da)氣(qi)也(ye)使得(de)登陸的(de)(de)設備必(bi)需(xu)堅固(gu)得(de)足以抗拒木星(xing)強烈的(de)(de)輻射,這(zhe)些輻射也(ye)使稀薄(bo)的(de)(de)大(da)(da)氣(qi)變得(de)濃稠。

同樣的(de)(de)輻射(以(yi)(yi)等離子(zi)體的(de)(de)形式(shi)存(cun)在(zai))也將大(da)氣剝離,所以(yi)(yi)必(bi)須經(jing)常(chang)補充大(da)氣。二氧化硫最(zui)引人注(zhu)目的(de)(de)來源是火(huo)(huo)山(shan)作用,但是大(da)氣層受到(dao)陽光(guang)持續(xu)的(de)(de)照(zhao)射也會使凍結的(de)(de)二氧化硫升華。大(da)氣層主要被限制在(zai)赤道,因為該處是最(zui)溫暖的(de)(de),而且能夠形成流(liu)束的(de)(de)活躍火(huo)(huo)山(shan)多(duo)數也在(zai)赤道上(shang)(shang)。其它的(de)(de)變化也會存(cun)在(zai),以(yi)(yi)在(zai)火(huo)(huo)山(shan)口(kou)附近的(de)(de)密度(du)最(zui)高(特別是有(you)流(liu)束的(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)口(kou)),還有(you)艾(ai)奧的(de)(de)反木下點(dian)(艾(ai)奧上(shang)(shang)距離木星最(zui)遠的(de)(de)一點(dian),那兒的(de)(de)二氧化硫霜的(de)(de)數量最(zui)豐富)。

衛(wei)星(xing)(xing)拍攝的(de)(de)(de)(de)高解(jie)析影像顯(xian)示,天文學家在(zai)衛(wei)星(xing)(xing)食的(de)(de)(de)(de)時(shi)候(hou)可以觀察到(dao)類似輝光的(de)(de)(de)(de)極光。這(zhe)種現象是(shi)來(lai)自于輻射與大(da)氣層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)作用,如同地球的(de)(de)(de)(de)極光。極光通(tong)常出現在(zai)行星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)極附近(jin),但是(shi)艾奧最明(ming)亮(liang)極光卻位在(zai)赤(chi)道區域。艾奧本身(shen)沒有(you)磁(ci)(ci)場,因此,電子(zi)沿(yan)著木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)磁(ci)(ci)場接(jie)近(jin)艾奧并直接(jie)撞擊到(dao)衛(wei)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)大(da)氣層(ceng)(ceng)。越多的(de)(de)(de)(de)電子(zi)撞擊大(da)氣層(ceng)(ceng),極光就越明(ming)亮(liang),而(er)磁(ci)(ci)力線(xian)是(shi)與衛(wei)星(xing)(xing)正切(qie)的(de)(de)(de)(de)(也就是(shi)說接(jie)近(jin)赤(chi)道),因此在(zai)那兒經過(guo)的(de)(de)(de)(de)氣柱會最長。極光與艾奧上的(de)(de)(de)(de)正切(qie)點的(de)(de)(de)(de)結合被觀察到(dao)的(de)(de)(de)(de)"晃動"指出木(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)傾斜磁(ci)(ci)偶極場變(bian)化方向。

觀測歷史

艾奧的第一份觀測報告是伽(jia)(jia)利(li)略在1610年1月(yue)7日(ri)提(ti)出的。艾奧和木星(xing)其(qi)它伽(jia)(jia)利(li)略衛星(xing)的發(fa)現被發(fa)表(biao)在伽(jia)(jia)利(li)略

艾奧衛星的發現(xian)者伽(jia)利略

艾奧衛星的發現者伽利略

于的(de)1610年3月出(chu)版的(de)星(xing)(xing)界(jie)報(bao)告。西門(men)馬里(li)(li)(li)烏(wu)斯于1614出(chu)版的(de)馬里(li)(li)(li)烏(wu)斯木星(xing)(xing)報(bao)中聲稱,他(ta)于1609年就(jiu)發(fa)(fa)現了(le)艾(ai)奧(ao)和木星(xing)(xing)的(de)其它衛星(xing)(xing),比伽利略(lve)早(zao)了(le)一個星(xing)(xing)期。伽利略(lve)質疑(yi)這個聲明(ming),并且(qie)反駁馬里(li)(li)(li)烏(wu)斯剽(piao)竊、抄襲他(ta)的(de)成就(jiu)。因為伽利略(lve)在馬里(li)(li)(li)烏(wu)斯之(zhi)前就(jiu)發(fa)(fa)布了(le)他(ta)的(de)發(fa)(fa)現,而且(qie)相(xiang)信馬里(li)(li)(li)烏(wu)斯也知道這件事(shi)。

在(zai)后來的(de)(de)(de)兩個(ge)半世紀,艾(ai)奧(ao)仍未被解析過,在(zai)天(tian)文(wen)學家的(de)(de)(de)望遠鏡中仍然只(zhi)是(shi)(shi)一個(ge)亮度(du)5等的(de)(de)(de)光點。在(zai)17世紀,艾(ai)奧(ao)和(he)其他的(de)(de)(de)伽利略衛(wei)(wei)星(xing)為(wei)各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)服務,像是(shi)(shi)協助船員們進行經度(du)的(de)(de)(de)測量,驗證開普(pu)勒的(de)(de)(de)行星(xing)運(yun)動第三定律,和(he)測量光線(xian)在(zai)旅(lv)行在(zai)木星(xing)和(he)地球之間的(de)(de)(de)時間。以卡西尼等人建立的(de)(de)(de)星(xing)歷(li)表為(wei)基礎(chu),拉(la)普(pu)拉(la)斯創造了一種數(shu)學的(de)(de)(de)理論來解釋艾(ai)奧(ao)、歐(ou)羅(luo)巴、和(he)蓋(gai)尼米(mi)得的(de)(de)(de)軌道(dao)共振。這種共振在(zai)日后發現對這三顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)的(de)(de)(de)地質有深遠的(de)(de)(de)影響。

望遠鏡技術的(de)(de)改(gai)進,使19世(shi)紀末20世(shi)紀初(chu)的(de)(de)天文學家有能力(li)在(zai)(zai)(zai)解析(能看得見)出(chu)在(zai)(zai)(zai)艾奧上(shang)大區(qu)域的(de)(de)表(biao)面特點。在(zai)(zai)(zai)1890年代,巴納德首(shou)先觀(guan)察到艾奧的(de)(de)赤道和極區(qu)之間在(zai)(zai)(zai)光度(du)上(shang)的(de)(de)變(bian)化,正確(que)的(de)(de)測(ce)量出(chu)這兩(liang)個(ge)地區(qu)的(de)(de)光度(du)變(bian)化是來自顏(yan)色和反(fan)照(zhao)率的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)(tong),而(er)不(bu)是因為艾奧呈現卵型,一如威廉·皮克林和他(ta)的(de)(de)同(tong)(tong)(tong)伴所主(zhu)(zhu)張的(de)(de),而(er)不(bu)是巴納德最初(chu)所主(zhu)(zhu)張的(de)(de)是兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)天體。之后的(de)(de)望遠鏡觀(guan)測(ce)證實了艾奧很明確(que)的(de)(de)在(zai)(zai)(zai)極區(qu)是紅棕色的(de)(de),而(er)赤道帶(dai)是黃白色的(de)(de)。

在20世紀中期的(de)(de)(de)望遠鏡(jing)(jing)觀(guan)測(ce)開始注意到(dao)艾奧(ao)異(yi)常的(de)(de)(de)本質。分(fen)光鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)建(jian)議艾奧(ao)的(de)(de)(de)表面(mian)沒有水冰(在其它的(de)(de)(de)伽利略衛星上被發(fa)現含量豐(feng)富的(de)(de)(de)物質);同樣的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)亦(yi)表面(mian)主(zhu)要的(de)(de)(de)成(cheng)分(fen)是鈉鹽和(he)硫磺。電波(bo)望遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)觀(guan)測(ce)揭露了(le)艾奧(ao)對(dui)木星的(de)(de)(de)磁層(ceng)有所影響,如被觀(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)十米的(de)(de)(de)波(bo)長爆發(fa)與艾奧(ao)的(de)(de)(de)軌道周期有關。

先驅者號

通過艾奧(ao)附(fu)近(jin)的(de)(de)(de)(de)第(di)一(yi)(yi)艘航天器是(shi)(shi)先驅者(zhe)10號(hao)和先驅者(zhe)11號(hao)這一(yi)(yi)對孿生的(de)(de)(de)(de)航天器,分別(bie)在1973年12月(yue)3日(ri)和1974年12月(yue)2日(ri) [11]  以無線電追(zhui)蹤提(ti)供(gong)了艾奧(ao)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)改善估計(ji)值、與艾奧(ao)尺寸的(de)(de)(de)(de)最佳值。認(ren)為艾奧(ao)是(shi)(shi)四顆伽利略衛星中密度(du)最高的(de)(de)(de)(de),主要(yao)是(shi)(shi)由硅酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)巖(yan)石組成,而不是(shi)(shi)水(shui)冰(bing)組成的(de)(de)(de)(de)。先驅者(zhe)號(hao)也揭露艾奧(ao)有(you)稀薄的(de)(de)(de)(de)大氣層,軌(gui)道附(fu)近(jin)有(you)強烈(lie)的(de)(de)(de)(de)輻(fu)射傳送帶。先驅者(zhe)11號(hao)的(de)(de)(de)(de)照相(xiang)機獲得的(de)(de)(de)(de)唯一(yi)(yi)一(yi)(yi)張(zhang)好的(de)(de)(de)(de)照片(pian),顯示了艾奧(ao)的(de)(de)(de)(de)北極地區。先驅者(zhe)10號(hao)原先計(ji)劃(hua)在近(jin)距離的(de)(de)(de)(de)接近(jin)艾奧(ao)時拍攝(she)照片(pian),但是(shi)(shi)這項(xiang)觀測因為高輻(fu)射的(de)(de)(de)(de)環境(jing)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(lv)行(xing)者1號(hao)在1979年3月5日(ri)從(cong)20,600公里(li)飛(fei)掠過(guo)這顆衛星,它傳(chuan)回在接近的(de)(de)(de)影像顯露很(hen)奇怪(guai)(guai)、多(duo)彩多(duo)姿卻沒(mei)有(you)撞擊坑(keng)的(de)(de)(de)。分辨率(lv)最(zui)高的(de)(de)(de)影像顯示(shi)出相對(dui)年輕(qing)的(de)(de)(de)表面點(dian)綴著(zhu)其形(xing)怪(guai)(guai)狀(zhuang)的(de)(de)(de)凹坑(keng),山比艾佛勒斯峰還(huan)要高,還(huan)有(you)類似熔巖(yan)流的(de)(de)(de)特征。

在短暫(zan)的(de)(de)(de)(de)(de)邂(xie)逅(hou)之后,旅(lv)行(xing)者工(gong)程師琳達·蒙(meng)娜碧朵(duo)注意到在一(yi)張(zhang)影像中有一(yi)個流束從表(biao)面(mian)放射出(chu)來(lai)。分析旅(lv)行(xing)者1號(hao)(hao)拍攝的(de)(de)(de)(de)(de)其(qi)他影像后,總共(gong)找到9張(zhang)有這種流束的(de)(de)(de)(de)(de)照(zhao)片,證實了艾(ai)奧有活躍(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)火山活動。在旅(lv)行(xing)者1號(hao)(hao)邂(xie)逅(hou)艾(ai)奧之前不(bu)久(jiu),Stan Peale、Patrick Cassen、和(he)R. T. Reynolds曾發表(biao)了一(yi)篇論文,作(zuo)者計算出(chu)因為歐羅巴和(he)蓋尼米(mi)得的(de)(de)(de)(de)(de)軌道共(gong)振,艾(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)內部會有巨大的(de)(de)(de)(de)(de)潮汐熱(re)化(詳細的(de)(de)(de)(de)(de)過程與解釋請參見(jian)潮汐熱(re)的(de)(de)(de)(de)(de)章節)。來(lai)自這次飛掠的(de)(de)(de)(de)(de)數據(ju)顯示艾(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)由硫磺(huang)和(he)二氧(yang)化硫霜控制(zhi)著。這些成分也掌(zhang)控著稀薄(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)大氣層和(he)圍繞著艾(ai)奧軌道的(de)(de)(de)(de)(de)等(deng)離(li)子體環(huan)(也是旅(lv)行(xing)者發現的(de)(de)(de)(de)(de))。

旅行(xing)者2號在1979年7月9日以113萬公里(702,150英里)的(de)(de)距離掠過(guo),雖然(ran)他沒有(you)(you)旅行(xing)者1號那(nei)么接近,比較這兩艘航(hang)天器的(de)(de)影(ying)像顯示出在這五個(ge)(ge)月內表面有(you)(you)一些地區(qu)發生了(le)變化。另一方(fang)面,旅行(xing)者2號在離開木星的(de)(de)系統時(shi)觀(guan)察到艾奧呈現月牙型,并(bing)顯示出在3月觀(guan)測到的(de)(de)9個(ge)(ge)流束(shu)中的(de)(de)8個(ge)(ge)依(yi)然(ran)活(huo)躍著,只(zhi)有(you)(you)裴蕾(lei)火山已經熄滅(mie)了(le)。

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的(de)(de)觀測,繼續后續的(de)(de)觀測。艾奧的(de)(de)位置在木星最強烈的(de)(de)一條(tiao)輻射帶(dai)之(zhi)內(nei),阻(zu)礙了近(jin)距(ju)離長(chang)時間飛掠(lve)的(de)(de)觀測,但是(shi)(shi)伽利略(lve)主要的(de)(de)任務(wu)就(jiu)是(shi)(shi)研究伽利略(lve)衛星,在最初(chu)兩年的(de)(de)任務(wu)中軌道(dao)將進入并密切的(de)(de)經過這些衛星。在1995年12月7日飛掠(lve)過時雖然沒有(you)(you)獲得影像,但還是(shi)(shi)有(you)(you)重(zhong)大的(de)(de)結果,例如發現類似于(yu)太陽系(xi)內(nei)側的(de)(de)巖石行星的(de)(de)巨(ju)大鐵核(he)。

伽利略號與艾奧的邂逅

日(ri)期 距離(公里)

1995年12月(yue)7日 897

1996年11月4日 244,000

1998年3月(yue)29日 252,000

1999年6月30日 127,000

1999年10月11日 611

1999年11月26日 301

2000年2月22日(ri) 198

2001年8月6日 194

2001年10月16日(ri) 184

2002年(nian)1月(yue)17日 102

2002年11月(yue)7日 45,800

在伽(jia)(jia)利(li)略(lve)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要任務期(qi)間,盡管缺乏近距離特寫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鏡(jing)頭(tou)和(he)(he)機(ji)械上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題,還是傳回來(lai)(lai)了(le)許多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)資料(liao),并且有(you)一(yi)(yi)些重大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)現。伽(jia)(jia)利(li)略(lve)號觀測到(dao)了(le)Pillan火山(shan)(shan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要爆(bao)發(fa),并且證實(shi)火山(shan)(shan)爆(bao)發(fa)由(you)硅(gui)酸鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)等離子體(ti)和(he)(he)富含鎂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎂鐵質和(he)(he)超鎂鐵質成(cheng)分與硫磺和(he)(he)二(er)氧(yang)化硫組(zu)成(cheng),類似于(yu)地球上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水和(he)(he)二(er)氧(yang)化碳所扮演的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)色。在任務的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要期(qi)間,幾乎(hu)每(mei)一(yi)(yi)條(tiao)軌道都(dou)獲得了(le)艾(ai)奧遠距離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影像,顯露很大(da)數量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)火山(shan)(shan)活動(來(lai)(lai)自(zi)表面(mian)和(he)(he)火山(shan)(shan)流束兩者的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)巖(yan)等離子體(ti)冷卻時都(dou)散發(fa)出輻射熱),眾多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)山(shan)(shan)和(he)(he)廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)型態學上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化,還有(you)在旅行(xing)者和(he)(he)伽(jia)(jia)利(li)略(lve)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)年(nian)代之間,以(yi)及(ji)伽(jia)(jia)利(li)略(lve)不同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌道期(qi)間,在表面(mian)發(fa)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化。

伽利(li)略(lve)號(hao)的(de)(de)(de)(de)任務在(zai)(zai)1997和2000年兩度(du)的(de)(de)(de)(de)延展,在(zai)(zai)這些延長任務的(de)(de)(de)(de)期間,航(hang)天(tian)器(qi)(qi)在(zai)(zai)1999年末至2000年初,三(san)度(du)飛(fei)(fei)越(yue)艾奧;在(zai)(zai)2001年末至2002年初又(you)再三(san)度(du)飛(fei)(fei)越(yue)。在(zai)(zai)這些遭遇時間的(de)(de)(de)(de)觀察透露了(le)(le)艾奧的(de)(de)(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)和山(shan)的(de)(de)(de)(de)地質過程(cheng),排(pai)除了(le)(le)磁場的(de)(de)(de)(de)出現(xian),并且證實了(le)(le)火(huo)(huo)山(shan)運動的(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du) [17]  。在(zai)(zai)2000年的(de)(de)(de)(de)12月,卡西尼航(hang)天(tian)器(qi)(qi)在(zai)(zai)前往土星的(de)(de)(de)(de)路程(cheng)上與木星系統有(you)過短暫的(de)(de)(de)(de)邂逅,與伽利(li)略(lve)號(hao)聯合一(yi)起(qi)觀測。這次的(de)(de)(de)(de)觀測在(zai)(zai)特瓦史塔(ta)火(huo)(huo)山(shan)口發現(xian)了(le)(le)一(yi)個(ge)新的(de)(de)(de)(de)流束和證實觀察到了(le)(le)艾奧的(de)(de)(de)(de)極光。

后續觀測

在(zai)伽(jia)利略號之后的(de)(de)2003年9月(yue),火(huo)(huo)熱的(de)(de)困境(jing)出(chu)現在(zai)木星的(de)(de)大(da)氣層(ceng),地基的(de)(de)望遠鏡(jing)(jing)觀測(ce)到艾(ai)奧有新的(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)活(huo)動(dong)。特別是,來自(zi)(zi)夏威夷凱(kai)克(ke)望遠鏡(jing)(jing)的(de)(de)自(zi)(zi)適應光學所獲取的(de)(de)影(ying)(ying)像,和哈勃(bo)空間望遠鏡(jing)(jing)允許(xu)天文學家監測(ce)艾(ai)奧的(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)活(huo)動(dong)。這些影(ying)(ying)像使得科學家不需(xu)要用到航天器(qi)就能監測(ce)艾(ai)奧的(de)(de)火(huo)(huo)山(shan)活(huo)動(dong)。

前往冥(ming)王星和柯伊(yi)伯帶的(de)(de)航天器新(xin)視(shi)野號在(zai)(zai)(zai)(zai)2007年(nian)(nian)2月28日(ri)在(zai)(zai)(zai)(zai)路途中接(jie)近(jin)木星和艾(ai)奧。在(zai)(zai)(zai)(zai)接(jie)近(jin)木衛一期間,它獲得許多艾(ai)奧的(de)(de)遠距離觀測資料,包括特瓦史(shi)塔火山(shan)口(kou)的(de)(de)巨(ju)大(da)流束,證實了是自從1979年(nian)(nian)在(zai)(zai)(zai)(zai)艾(ai)奧觀測到裴蕾火山(shan)的(de)(de)第一個流束以來(lai)最大(da)的(de)(de)。新(xin)視(shi)野號也捕捉到Girru Patera在(zai)(zai)(zai)(zai)接(jie)近(jin)與進入早期噴發(fa)前的(de)(de)影樣,還(huan)有一些在(zai)(zai)(zai)(zai)伽利略號就已經觀察到噴發(fa)的(de)(de)火山(shan)。

目前有兩(liang)個(ge)(ge)探測(ce)木(mu)(mu)星(xing)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)劃(hua)(hua)即將(jiang)執(zhi)行。朱諾號航(hang)天(tian)器(qi)(qi)在(zai)(zai)2011年(nian)(nian)發(fa)射(she)(she),影像的(de)(de)(de)(de)(de)(de)能力雖然受到限制,但(dan)它(ta)(ta)可以使(shi)用近紅外線分光儀(JIRAM)提供艾(ai)(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)火山活動(dong)。歐(ou)羅巴木(mu)(mu)星(xing)系統任務(EJSM)是NASA和ESA合作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)劃(hua)(hua),它(ta)(ta)已(yi)在(zai)(zai)2009年(nian)(nian)2月獲得核準,但(dan)發(fa)射(she)(she)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)預定日期在(zai)(zai)2020年(nian)(nian),將(jiang)使(shi)用二艘(sou)航(hang)天(tian)器(qi)(qi)研(yan)究艾(ai)(ai)奧:NASA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)木(mu)(mu)星(xing)歐(ou)羅巴軌(gui)(gui)道者(zhe)和ESA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)木(mu)(mu)星(xing)蓋尼(ni)米得軌(gui)(gui)道者(zhe)。因為這兩(liang)艘(sou)航(hang)天(tian)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要任務是研(yan)究木(mu)(mu)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冰(bing)衛星(xing),所以對(dui)艾(ai)(ai)奧的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀察幾乎都是在(zai)(zai)比較遠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)距(ju)離上,木(mu)(mu)星(xing)歐(ou)羅巴軌(gui)(gui)道者(zhe)在(zai)(zai)進(jin)入環繞(rao)歐(ou)羅巴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)軌(gui)(gui)道之(zhi)前,在(zai)(zai)2025年(nian)(nian)和2026年(nian)(nian)之(zhi)間將(jiang)四度接近與飛掠過艾(ai)(ai)奧,但(dan)是ESA的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貢獻仍將(jiang)面對(dui)ESA其他項目在(zai)(zai)經費上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭(zheng)。除(chu)了(le)NASA已(yi)經批準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這兩(liang)個(ge)(ge)計(ji)劃(hua)(hua)之(zhi)外,還有幾個(ge)(ge)與艾(ai)(ai)奧相關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)劃(hua)(hua)被提出。一個(ge)(ge)稱為艾(ai)(ai)奧火山觀測(ce)者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計(ji)劃(hua)(hua)將(jiang)在(zai)(zai)2015年(nian)(nian)發(fa)射(she)(she),它(ta)(ta)設定為發(fa)現級的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任務,并將(jiang)多次飛越艾(ai)(ai)奧,但(dan)這個(ge)(ge)計(ji)劃(hua)(hua)仍在(zai)(zai)概念研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)(de)階段。

研究發現

木星衛星數目

木(mu)(mu)星(xing)(xing)(xing)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)數目現已高達(da)63顆(ke),其中最大的四(si)(si)顆(ke):木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)一、木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)二(er)、木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)三和木(mu)(mu)衛(wei)(wei)(wei)(wei)四(si)(si)最為著(zhu)名,早在1610年,伽利(li)略(lve)便已通過他的望遠鏡觀測到這(zhe)四(si)(si)顆(ke)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing),并以之(zhi)(zhi)證明并非所有的天體都繞地(di)(di)球運行,成為“日心說(地(di)(di)動說)”的最佳(jia)證據之(zhi)(zhi)一,因此天文(wen)上以“伽利(li)略(lve)衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)”稱呼這(zhe)四(si)(si)顆(ke)木(mu)(mu)星(xing)(xing)(xing)的大衛(wei)(wei)(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)。

旅行者號(hao)宇宙飛(fei)船約在(zai)20幾年前掠過木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)附近(jin)(jin)時(shi),觀測到(dao)木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面有(you)非常(chang)活(huo)躍(yue)的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)活(huo)動(dong),地面科學家(jia)持續(xu)監測木(mu)(mu)(mu)衛一(yi),結果發(fa)現(xian)它是(shi)太(tai)(tai)陽系中火(huo)山(shan)活(huo)動(dong)最頻繁(fan)的(de)(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)。而前幾年才(cai)剛(gang)功成(cheng)(cheng)身退的(de)(de)(de)(de)“伽(jia)利略”號(hao)宇宙飛(fei)船則發(fa)現(xian)木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)熱點溫度(du)高達攝氏1610度(du)左右,相較之下,地球上的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)(如夏威夷的(de)(de)(de)(de)幾勞亞火(huo)山(shan)等(deng))只有(you)攝氏1000度(du)左右,頓時(shi)使木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)成(cheng)(cheng)為(wei)太(tai)(tai)陽系中表(biao)(biao)面溫度(du)僅次(ci)于太(tai)(tai)陽的(de)(de)(de)(de)天(tian)體(ti)(ti)(太(tai)(tai)陽表(biao)(biao)面溫度(du)約5700度(du)左右)。已知木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)表(biao)(biao)面有(you)超過100座的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan),并證實木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)活(huo)動(dong)頻率高達地球的(de)(de)(de)(de)30倍(bei)以上。天(tian)文學家(jia)認為(wei):木(mu)(mu)(mu)衛一(yi)的(de)(de)(de)(de)火(huo)山(shan)之所以如此活(huo)躍(yue),原因(yin)在(zai)于它是(shi)四顆中最接近(jin)(jin)木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)一(yi)個,受到(dao)木(mu)(mu)(mu)星(xing)(xing)強(qiang)大的(de)(de)(de)(de)潮汐力和磁(ci)場影響非常(chang)嚴重。

美國華盛頓大學行(xing)星科學家利(li)用計算機(ji)仿真(zhen)木衛一(yi)表面火(huo)山爆發(fa)的(de)(de)(de)(de)情形,結果顯示(shi)木衛一(yi)表面的(de)(de)(de)(de)熔巖(yan)溫度之高,使其中所含有(you)的(de)(de)(de)(de)鈉(na)、鉀(jia)、硅、鐵等(deng)都被蒸發(fa)成(cheng)氣(qi)體(ti),有(you)部分變成(cheng)單原子(zi)氣(qi)體(ti),有(you)部分則維持分子(zi)狀態,如一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)硅、二(er)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)硅、一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵等(deng),成(cheng)為木衛一(yi)大氣(qi)層的(de)(de)(de)(de)一(yi)部份。科學家們曾在(zai)2000年(nian)時提出預測:這些被蒸發(fa)的(de)(de)(de)(de)巖(yan)石(shi)成(cheng)分,與火(huo)山氣(qi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)硫或氯(lv)等(deng)交(jiao)互作(zuo)用之后,可(ke)能產生一(yi)些罕見的(de)(de)(de)(de)氣(qi)體(ti),如氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鈉(na)、氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鉀(jia)、二(er)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鎂、二(er)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵等(deng)。

天(tian)文學(xue)(xue)家(jia)在(zai)(zai)2003年時真的(de)(de)(de)在(zai)(zai)木(mu)衛(wei)一(yi)表(biao)面(mian)(mian)發(fa)(fa)現(xian)氯化(hua)鈉氣(qi)體(ti)(ti)成(cheng)分(fen),但(dan)因觀(guan)測結果靈(ling)敏(min)度不足,無法偵測出(chu)氯化(hua)鉀(jia)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。如今,科(ke)學(xue)(xue)家(jia)們利用(yong)伽利略(lve)衛(wei)星(xing)的(de)(de)(de)觀(guan)測資料,配合他們的(de)(de)(de)地面(mian)(mian)望遠鏡(jing)觀(guan)測結果,分(fen)析后發(fa)(fa)現(xian):木(mu)衛(wei)一(yi)表(biao)面(mian)(mian)熾熱熔巖中(zhong)鈉和(he)鉀(jia),正在(zai)(zai)蒸發(fa)(fa)成(cheng)氣(qi)體(ti)(ti)進入(ru)大氣(qi)中(zhong)。此外他們還發(fa)(fa)現(xian)一(yi)氧(yang)化(hua)硅則是熔巖中(zhong)硅類(lei)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)成(cheng)分(fen);由(you)于天(tian)文學(xue)(xue)家(jia)在(zai)(zai)太空中(zhong)已觀(guan)測到(dao)一(yi)氧(yang)化(hua)硅的(de)(de)(de)存在(zai)(zai),尤其是表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)度較(jiao)冷的(de)(de)(de)恒星(xing)大氣(qi)中(zhong),因此使(shi)得木(mu)衛(wei)一(yi)表(biao)面(mian)(mian)一(yi)氧(yang)化(hua)硅的(de)(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)顯得格外引人注目,他們還希望能(neng)在(zai)(zai)火山噴出(chu)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)中(zhong)直接偵測到(dao)一(yi)氧(yang)化(hua)硅氣(qi)體(ti)(ti)。相關研究成(cheng)果發(fa)(fa)表(biao)在(zai)(zai)2004年5月份的(de)(de)(de)《伊(yi)卡魯斯》雜(za)志(zhi)中(zhong)(行星(xing)科(ke)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)刊物)。

是太陽(yang)系(xi)最熾熱的衛(wei)星(xing)

2004年(nian),天文學家(jia)們(men)研(yan)究發(fa)現,太(tai)(tai)陽系內(除太(tai)(tai)陽外(wai))最(zui)熾熱的(de)星(xing)(xing)體并不是人們(men)一貫認(ren)為的(de)距離太(tai)(tai)陽最(zui)近的(de)行星(xing)(xing)水(shui)星(xing)(xing)和(he)金星(xing)(xing),而是木星(xing)(xing)的(de)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)木衛(wei)(wei)一(木星(xing)(xing)最(zui)明亮的(de)四(si)顆(ke)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)之一,400年(nian)前(qian)由伽利略最(zui)先發(fa)現)。

當然,使(shi)得木衛(wei)一有如此(ci)之(zhi)高的(de)溫度(du)并不(bu)是(shi)太(tai)陽輻(fu)射的(de)功(gong)勞,而是(shi)它內部(bu)劇烈火山活動的(de)結(jie)果。在(zai)太(tai)陽系內部(bu),再沒有任何其它行星(xing)或衛(wei)星(xing)能(neng)與木衛(wei)一在(zai)火山數量(liang)上相媲美。

天文學家(jia)們(men)首次發現木衛一(yi)上強烈(lie)的(de)火(huo)山活動(dong)(dong)是在20多年前,當時美國(guo)的(de)“旅行者(zhe)”號星際(ji)探測(ce)(ce)器(qi)曾給木衛一(yi)拍攝(she)了(le)(le)一(yi)系(xi)列照片(pian)。此后,在木星附近工作了(le)(le)約8年的(de)“伽(jia)利略”號探測(ce)(ce)器(qi)還為這顆熾熱的(de)衛星進行了(le)(le)近距(ju)離拍照。正是以這些照片(pian)為依據科學家(jia)們(men)確定了(le)(le)木衛一(yi)上有著非常劇(ju)烈(lie)的(de)火(huo)山活動(dong)(dong),其表面溫(wen)度可達(da)1610攝(she)氏度。

來自圣路(lu)易斯華盛頓大學(xue)的(de)(de)研究人員(yuan)對(dui)木衛(wei)一上的(de)(de)火(huo)山噴(pen)發(fa)進行的(de)(de)計算機模擬(ni)實驗顯示,木衛(wei)一火(huo)山爆發(fa)噴(pen)射出的(de)(de)熔巖能夠將其(qi)表面(mian)的(de)(de)鈉、鉀(jia)、硅、鐵(tie)等物(wu)(wu)質及(ji)其(qi)化合物(wu)(wu)熔化并蒸發(fa)到(dao)大氣中。這些物(wu)(wu)質的(de)(de)氣化物(wu)(wu)與火(huo)山巖氣體(含(han)亞硫化物(wu)(wu)及(ji)氯化物(wu)(wu))發(fa)生反(fan)應便形成了木衛(wei)一大氣特有的(de)(de)組成成份:鈉和(he)鉀(jia)的(de)(de)氯化物(wu)(wu)以及(ji)鎂和(he)鐵(tie)的(de)(de)二(er)氯化物(wu)(wu)。

氣態(tai)氯化鈉在木衛(wei)一上已經找到(dao),就條件(jian)來看,要找到(dao)氣態(tai)氯化鉀我們的(de)探測器的(de)靈(ling)敏度還需要加(jia)以改進。

盡(jin)管(guan)科學(xue)家們(men)已經獲取了有(you)關(guan)木衛一的(de)(de)許多(duo)資料(liao),但憑這些資料(liao)還遠(yuan)遠(yuan)不能(neng)讓(rang)科學(xue)家們(men)揭(jie)開木衛一神(shen)秘的(de)(de)面紗:這顆大小僅與月球(qiu)相當的(de)(de)衛星(xing)如何(he)保持(chi)(chi)如此(ci)之高的(de)(de)巖(yan)(yan)漿溫(wen)度?如此(ci)高溫(wen)的(de)(de)巖(yan)(yan)漿卻為何(he)熔化不了其周圍的(de)(de)巖(yan)(yan)石?它的(de)(de)巖(yan)(yan)石圈(包括地(di)(di)殼和地(di)(di)幔(man)上部(bu))到(dao)底有(you)多(duo)厚(hou)多(duo)堅固?如果它上面有(you)山(shan),其高度會不會賽過珠穆朗瑪峰?當然,要解開這一系列(lie)的(de)(de)疑惑尚需要天文學(xue)家們(men)持(chi)(chi)續(xu)不斷的(de)(de)努力(li)。 [22]

火山爆發頻繁

科學家研究發(fa)現(xian)太陽(yang)系最活(huo)躍(yue)的(de)(de)火(huo)山即將爆發(fa),而火(huo)山爆發(fa)活(huo)動頻繁的(de)(de)木衛在未來的(de)(de)某一天將可能休(xiu)眠(mian)。

此前,離(li)木(mu)星(xing)(xing)(xing)距離(li)最近一(yi)顆大(da)衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)木(mu)衛(wei)(wei)一(yi)已多次(ci)出現火(huo)山爆發(fa)活動,其表(biao)(biao)層被火(huo)山灰覆蓋(gai),其表(biao)(biao)面還有數十個活火(huo)山。而(er)木(mu)衛(wei)(wei)一(yi)的大(da)小和(he)(he)月亮(liang)差不多。科學家介(jie)紹稱,木(mu)衛(wei)(wei)一(yi)表(biao)(biao)面火(huo)山運功頻繁的原因(yin)是(shi)木(mu)星(xing)(xing)(xing)與其另(ling)外三個衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)引(yin)力的共同(tong)影響。因(yin)為木(mu)星(xing)(xing)(xing)與其衛(wei)(wei)星(xing)(xing)(xing)的引(yin)力引(yin)發(fa)了木(mu)衛(wei)(wei)一(yi)表(biao)(biao)面不同(tong)地區的引(yin)力變(bian)化,造成不同(tong)地區的拉伸和(he)(he)地殼(ke)變(bian)化。

這種(zhong)引力(li)的(de)(de)拉(la)伸,造(zao)成木衛(wei)一表面每隔10米就會(hui)發生向上和(he)向下的(de)(de)運動,因此(ci)引發了(le)(le)地殼的(de)(de)劇(ju)烈(lie)活動。法(fa)國巴黎天(tian)文臺經(jing)過長(chang)時間的(de)(de)觀(guan)測和(he)研究(jiu),已經(jing)證實了(le)(le)這種(zhong)火(huo)山頻繁(fan)活動的(de)(de)原(yuan)因。

科學家稱,最讓人震驚的是,如果這種運動過于激(ji)烈,將會(hui)(hui)使附近(jin)的(de)衛星(xing)(xing)進入(ru)一個圓(yuan)形(xing)軌道,而(er)不(bu)是此前的(de)橢圓(yuan)形(xing)軌道,那么太陽系(xi)的(de)規律將會(hui)(hui)發(fa)生重(zhong)大變(bian)化(hua)。實際上,科學家(jia)結(jie)合1891年就(jiu)開始對木衛一的(de)觀測數據,已經發(fa)現了這種細微的(de)變(bian)化(hua)。加州大學的(de)舒伯特(te)教授(shou)認為,一旦木衛一處于休眠(mian)狀態,那么木星(xing)(xing)的(de)軌道也會(hui)(hui)發(fa)生變(bian)化(hua),從而(er)使得(de)衛星(xing)(xing)的(de)軌道發(fa)生變(bian)化(hua)。科學家(jia)們把(ba)相關的(de)研究數據發(fa)表(biao)在了《自(zi)然》雜(za)志上。 

2014年3月科學家發現木衛一噴出近300公(gong)里高噴流。

2014年8月7日,美國宇航局網站(zhan)報道,在(zai)2013年8月份的兩個星期時(shi)間內(nei),木(mu)星4顆伽利略衛(wei)星之一的木(mu)衛(wei)一上連(lian)續發(fa)生了三次大規(gui)模的火山噴發(fa)事件。

2016年5月16日《自然地球(qiu)(qiu)科(ke)學》網絡(luo)版上,來自美國(guo)地質勘探局(ju)天文科(ke)學中(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)科(ke)學家McKinnon和Michael T. Bland發表了一(yi)篇關于(yu)計算機(ji)(ji)模型(xing)的(de)(de)(de)(de)文章(zhang),該計算機(ji)(ji)模型(xing)能夠構建數字(zi)化的(de)(de)(de)(de)模擬高山。McKinnon稱(cheng)行星研究學者(zhe)們認為,木衛一(yi)上的(de)(de)(de)(de)高山也許是(shi)由(you)于(yu)它持續的(de)(de)(de)(de)火山噴發造成巖漿(jiang)遍布整個星球(qiu)(qiu)而形成的(de)(de)(de)(de),噴涌到(dao)木衛一(yi)表面的(de)(de)(de)(de)巖漿(jiang)有向(xiang)下流(liu)動的(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)。由(you)于(yu)木衛一(yi)是(shi)一(yi)個球(qiu)(qiu)體(ti),在它向(xiang)下流(liu)動的(de)(de)(de)(de)過(guo)程中(zhong),受(shou)到(dao)壓力的(de)(de)(de)(de)作用從而增加縱(zong)向(xiang)深度。

McKinnon表示(shi),這也(ye)許能解釋(shi)為什么(me)在高山(shan)旁常(chang)有最近噴(pen)(pen)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)巖(yan)漿(jiang)(jiang)。地(di)殼(ke)深(shen)處的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力強(qiang)度非常(chang)大(da),當裂縫延伸至地(di)表,壓(ya)力得(de)到釋(shi)放,整個斷層的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力環境也(ye)隨(sui)之改變(bian),為巖(yan)漿(jiang)(jiang)噴(pen)(pen)發(fa)(fa)提供了通道(dao)。它還能解釋(shi)木衛一上的(de)(de)(de)(de)一個不(bu)起(qi)眼的(de)(de)(de)(de)特征:高山(shan)與火(huo)山(shan)的(de)(de)(de)(de)反關(guan)聯性。不(bu)僅是因為逐(zhu)漸變(bian)重的(de)(de)(de)(de)巖(yan)漿(jiang)(jiang)使得(de)地(di)殼(ke)深(shen)處壓(ya)力增(zeng)強(qiang),也(ye)因為溫(wen)度在逐(zhu)漸升高。高溫(wen)使巖(yan)石(shi)逐(zhu)漸膨脹,但(dan)由于(yu)空間不(bu)足,又再次處于(yu)壓(ya)縮環境之中(zhong)。只要火(huo)山(shan)持續噴(pen)(pen)發(fa)(fa),會(hui)帶走(zou)熱(re)(re)量,使得(de)熱(re)(re)應(ying)力變(bian)低,減少(shao)形成(cheng)高山(shan)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性。但(dan)一旦噴(pen)(pen)發(fa)(fa)結(jie)束(shu),地(di)殼(ke)又重新變(bian)熱(re)(re),熱(re)(re)應(ying)力增(zeng)強(qiang),形成(cheng)高山(shan)的(de)(de)(de)(de)可(ke)能性又增(zeng)加了。

探索計劃

美國國家(jia)航空航天(tian)局(NASA)計劃(hua)2026年向木(mu)衛一(yi)發射“伊娥火山觀測(ce)器”(IVO),2031年到(dao)達木(mu)衛一(yi)。它將收集更多數據,以便科(ke)學家(jia)更好地了解木(mu)衛一(yi)的潮汐加熱(re)和火山活動。

相關資料

木衛一的(de)(de)內(nei)部在亞瑟(se)·克(ke)拉(la)克(ke)的(de)(de)小說《2010太空(kong)漫游(you)》(2010: Odyssey Two, 1984年作品)中,提及發現號太空(kong)船對木衛一進行(xing)觀測,其船身被火山所噴出的(de)(de)硫磺所覆蓋。

在(zai)電視連續劇《巴比倫五號》(Babylon 5)中,木衛一(yi)是其殖民(min)地之一(yi)。

在漫畫機(ji)動(dong)戰士海盜(dao)鋼彈中(zhong),木衛一(yi)(作品中(zhong)稱為(wei)[伊奧])是(shi)木星帝(di)國的根據(ju)地的消(xiao)息被(bei)泄(xie)漏給十字先驅(qu)者軍(jun)(jun),因(yin)此十字先驅(qu)者軍(jun)(jun)決(jue)定向伊奧突擊。

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