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是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

岩浆库是指在地壳的深处及上地幔中的某些地方,由于局部温度的升高,而形成囊状的硅酸盐岩浆熔体的地方。

地壳是地球所有地层中最薄的一层,但它的分布、薄厚并不均匀。在地幔越高的地方,地壳最薄,最容易被岩浆突破。相反,地幔开始位置越深的地方,地壳堆积的就越厚,一般这些地方都是绵延的山脉,这就是所谓的地壳均衡补偿。正是由于在地壳/地幔边界的各种挤压、摩擦现象和相互作用(包括板块构造)导致了地球表面内部的岩石融化,形成了岩浆房。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

我们经常会看到一座冰山漂浮在水面上,这是因为冰的固相密度比液相低。虽然这个道理解释了海洋中的冰山到夏季饮料中冰块漂浮的原因,但这只是水这种材料的特殊情况。其实大多数材料,包括岩石在内,液相密度比固相密度低。这就意味着,当岩浆在地表下形成时,由于密度和浮力较低的原因,岩石到岩浆的过程会发生体积膨胀、破裂,并且推动周围的固体岩石,并试图上升。 如果有足够的岩浆产生足够的压力,我们将会看到一次火山爆发,每年在地球表面的某些地方都会发生多次火山喷发事件。

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在太阳系的其他岩石行星上,例如水星或月球,表面布满了陨石坑,几十亿年来从来没有被火山活动污染过。地球、金星、火星上虽然充斥着火山喷发、岩浆喷口,但自太阳系诞生以来,这些小而不活跃的岩石星球还保持着一些古老的原始特征。

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然而,就太阳系的火山活动而言,地球以及其他所有星球完全被一个不起眼的卫星所超越。1610年,伽利略用望远镜在太阳系最大的行星木星周围发现了四个大卫星。从远到近依次是木卫四(卡利斯托),紧随其后的是木卫三(Ganymede)、木卫二(Europa),最后是最近的木卫一(Io)。

木卫四和木卫三的体积庞大,有着古老的陨石坑,木卫二被冰层覆盖,当我们仔细观察木卫一时,会发现它与其他星球有着很大的不同。

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木卫一的表面被岩石覆盖,有一张典型的麻子脸,就像一个处在青春期的青少年。然而除了这些,我们还发现了木卫一的另外一个特点,这个特点使它成为太阳系中独一无二的岩石星球:木卫一的表面并没有常见的陨石坑。这是为什么呢?其他太阳系的岩石星球都会被陨石袭击,包括地球在内,那木卫一怎么回事?

我们知道地球上的潮汐是因为月球和太阳引力的作用,但地球所受到的潮汐力在木卫一面前只能望其项背。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

2015年3月7日,木卫二的影子穿过木卫一的圆盘。

先看一下上面的动图!这是一次发生在木卫一上的日食现象,此时木卫一的近邻木卫二正好经过木卫一和太阳之间。当木卫二的阴影落在木卫一上时,大型双筒望远镜(LBT)拍下了木卫一上一系列日全食的图像。但是除了日食,我们还注意到木卫一上的两个亮点?它们其实是两座活火山正在喷发,刚好在拍摄日食的过程中被捕捉到了。

单从地球上火山喷发的频率来看,我们很可能会认为这是一次罕见的巧合事件,一个碰巧赶上的意外事件。因为如果一座火山喷发能像上图那样照亮一个星球的表面,那么火山喷发一定相当壮观,而且还同时有两座火山喷发,这在地球乃至太阳系上任何的岩石行星上真的很罕见。但是通过我们对木卫一的持续观察,表明这样的火山喷发在木卫一上非常普遍。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

木卫一的表面是太阳系中最年轻的。那它的表面没有陨石坑的原因是什么?正是因为这些火山的喷发物覆盖了整个星球的表面,形成了一层新鲜的熔岩层,并在几千到到几万年的时间尺度上硬化成了岩石层。

那么导致火山大规模持续喷发的原因是什么?答案很简单:正是因为木卫一的老大哥木星的缘故。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

在地球上,月亮和太阳的共同作用造成了适度的潮汐现象,海洋的潮汐涨落约为1米左右,并导致地壳在每一次旋转时在毫米级别上隆起或收缩。但是在木卫一上,由木星强大的潮汐力大约是地球上潮汐力的1万倍。这个力量会使得木卫一在更大的尺度上膨胀和收缩,也足以撕裂木卫一的表面。

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当地球上所受到的潮汐力导致海洋涨落时,木星的潮汐力会使木卫一内部摩擦并且积聚热量,在其表面下产生岩浆房,然后把木卫一表面撕开,让岩浆以持续喷发的状态上升到地壳表面。如果月球离地球非常近,那么月球对地球的潮汐力也会产生同样的效果,使我们的星球像木卫一一样无法居住。

值得庆幸的是,月球与地球处在安全的距离,地球上的任何火山现象都是由于地球内部的物理机制导致的,而不是由于外部因素的影响。

尽管木星对木卫一造成了非常严重的破坏,但木卫二离木星稍远一些,而且这个距离也恰到好处。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?

尽管木卫二的表面被冰层覆盖,但木星潮汐产生的热量应该足以让木卫二在海底形成岩浆喷口(类似于地球上的热液喷泉)和冰下深处的液体海洋世界。而且科学家相信,在木卫二的海洋中可能存在着一些简单的生命。虽然木星的潮汐效应对木卫一(太阳系中地质活动最活跃的世界)造成了毁灭性的影响,但这种潮汐力对木卫二来说恰到好处,为木卫二的内部海洋提供了所需的热量,这种微弱的热量也许会产生我们迄今为止所发现的最脆弱、最壮观的原子组合:一种可以自我复制、信息编码、进行持续不断的化学反应,我们称之为生命。

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