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矮行星表面,坑坑洼洼,罪魁祸首是喷冰的火山?

喷冰火山塑造了矮行星的形状

矮行星表面,坑坑洼洼,罪魁祸首是喷冰的火山?

图解:上图为谷神星 图源:nasa

矮行星表面,坑坑洼洼,罪魁祸首是喷冰的火山?

图解:上图为喷冰火山 图源:youtube

低温火山作用存在于谷神星的整个历史中,但是这种旷日持久的运动并没有像地球上的标准火山作用那样,在矮行星表面产生同样深远的影响。

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图解:在谷神星的地表上我们可以看到著名的阿胡纳蒙斯山。阿胡纳蒙斯山被理解为一座低温火山。图源:spaceanswers;黎明号取景相机的图片由美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室/加州大学洛杉矶分校/国会议员/德国航天中心/国际开发协会提供。

发表在《自然天文学》上的一篇题为《地形学揭示的谷神星低温火山速率》的新论文称,在谷神星的整个历史中,冰火山一直在喷发,但这种持续的活动并没有像地球上的标准火山活动那样,在矮行星表面产生同样深远的影响。低温火山喷发液体或气体挥发物,如水、氨或甲烷,而不是像我们在地球上看到的火山那样喷发熔化的岩石。盐水可能是谷神星上低温熔岩的主要成分。

亚利桑那大学月球和行星实验室的迈克尔·索利是本文的第一作者,行星科学研究所高级科学家汉娜·西泽莫尔是第二作者。

美国国家航空航天局的黎明号宇宙飞船继续围绕着谷神星运行。与地球等类地行星上的常规火山活动相比,谷神星提供了测试外层空间系统天体上的低温火山活动重要性的最好机会。

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图解:上图为黎明号宇宙飞船 图源:nasa

“黎明号一到,人们就对在谷神星寻找低温火山产生了浓厚的兴趣,因为热量模型预测出它们可能存在。阿胡纳蒙斯山是一个很好的备选。“基于对黎明号取景相机的图像和地形数据的分析,我进行了一次全球搜索,确定了另外31个大型熔岩穹丘,”西泽莫尔说。“证明它们是火山很困难,因为它们比阿胡纳蒙斯火山更古老,而且表面布满了环形山。在这项研究中,我们能够将山脉的形状与数字模型进行比较,如果它们是由冰冷的熔岩构成的,那么随着时间的推移,它们应该如何变得松弛。这加强了它们的火山特征,让我们能够将它们与其他星球上的火山活动进行比较。”

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2011年7月,美国宇航局的黎明号宇宙飞船抵达巨型小行星灶神星。图源:spaceanswers;美国宇航局/加州理工学院喷气推进实验室

有限元素法模型被用于分析黎明号的图像,以显示谷神星在其整个地质历史中经历的低温火山作用,它的平均地表挤压速率约为每年10,000立方米,比类地行星上的玄武岩火山作用低几个数量级。

“我们测量了22个熔岩穹丘的高度和直径,并由此计算出每个熔岩穹丘的长宽比和体积。我们假设它们都像最年轻的阿胡纳蒙斯山一样,开始时很陡。然后,我们使用粘性松弛的数值模型,计算出它们变平到当前形状所需的时间。”西斯摩尔说。“这使我们能够给大多数熔岩穹丘指定大致的年龄,我们用其他约束条件交叉检查模型年龄,并近似计算过去10亿年熔岩穹丘形成的速度。有了熔岩穹丘的体积和谷神星的形成速度,我们就可以直接用它们与其他星球进行比较。”

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图解:上图为阿胡纳蒙斯山 图源:phys

“考虑到谷神星有多小,以及它形成后冷却的速度有多快,只在表面发现一两个可能的低温火山就将是令人兴奋的。识别大量可能是低温火山的特征将表明火山活动的悠久历史一直延续到今天,这非常令人兴奋,”西泽莫尔说。“谷神星是一个应该‘死亡’的小世界,但这些新结果表明它可能不是。在谷神星上看到这么多潜在的低温火山作用的证据,也为外太阳系中更大的冰冷卫星上的低温火山作用的讨论增加了分量,因为在外太阳系中,低温火山作用可能更强烈。”

作者: Gemma Lavender

FY: 打倒霸王龙

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