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首張木衛一全球地質圖

2012/04/03 | | 標籤:

木衛一 (埃歐,Io)是著名天文學家伽利略發現的第一顆月球以外的其他衛星之一,這顆木星4大衛星中最靠近木星的衛星,也是第一個在地球以外的發現活火山的天體世界,讓科學家們充滿驚奇。美國亞利桑納州立大學(Arizona State University)科學家David Williams等人耗費6年的時間,製作出第一張完整的木衛一全球地質圖,並由美國地質調查所(U. S. Geological Survey)出版,從這張地質圖可見太陽系中最獨特而活躍的火山與熔岩流活動的特性和相對年齡等性質,可以作為後續木衛一科學研究的工具,也可提供給未來木衛一太空任務計畫作為挑選觀測目標的工具。

自伽利略於1610年1月發現木衛一後,科學家便不斷持續以望遠鏡和人造衛星觀察這顆獨特的木星月亮,結果顯示這顆木星月亮的軌道和重力場,連同另2顆伽利略4大衛星—木衛二(歐羅巴,Europa)和木衛三(加尼米德,Ganymede)以及木星本身,都有關連,導致這顆衛星的岩質地殼有大規模而快速的彎曲變形現象。這些潮汐彎曲(tidal flexure)使木衛一內部產生極大量的熱能,融化內部岩石而向外噴發,這便是木衛一表面之所以遍佈火山作用的來源。

這幅地質圖呈現許多形狀、大小與顏色各異的火山特徵,包括類火口湖凹地的不規則火山口(patera)、熔岩流地(lava flow field)、火山穹丘(tholus,volcanic dome)和火山灰沈積物(plume deposit),此外還有高聳的山脈和富含硫或二氧化硫成分的大面積平原。在這張圖中,總共包含了425個不規則火山口和單獨的火山中心(volcanic center)。

在這張圖上唯一不會看到的地質特徵就是隕石撞擊坑(impact crater),而且木衛一還是太陽系中唯一找不到撞擊坑的天體。這是因為木衛一表面的火山源有數百個之多,其火山活動頻率是地球的25倍之多,實在是太活躍了,使得木衛一的表面不斷被火山活動更新,即使曾有撞擊坑也都不復見。然而有趣的是,雖然木衛一火山活動如此頻繁而活躍,但木衛一受到火山活動而有長期地貌改變的部分約僅佔木衛一地表的15%,其中絕大部分是在熔岩流地和不規則火山口之內。

Williams表示:木衛一活躍火山作用發生的熱點(hot spot)絕大部分位在不規則火山口,約佔了3%以下的木衛一地表。熔岩流地則覆蓋了約28%的地表,但只有31%的熱點位在熔岩流地上。了解這些特徵和熱點的分佈狀況,科學家進一步要做的是便是藉此研究木衛一的內部結構與熱能產生機制,比較或篩選各種不同理論正確與否。

Williams等人製作這張木衛一全球地質圖的資料,來自美國航太總署(NASA)航海家1號和2號任務(Voyager,1979年),以及伽利略號軌道探測器(Galileo,1995~2003年)的觀測資料予以拼貼結合的結果。Williams等人並將木衛一整個地表區分為19種不同的表面物質型態,測定他們的位置和面積大小,再找出這些資料和所有已知熱點位置的關係,如此一來,可讓科學家們對木衛一上的各式火山作用分佈概況一目瞭然。

除了紙本印刷圖之外,Williams等人也提供相關的線上資料庫,預定2012年底前便可將資料庫建置完成,未來更計畫將各地面望遠鏡和新視界號(New Horizons)於2007年飛掠的資料也加進資料庫中,方便使用者追蹤各種木衛一地表火山活動的改變歷史。此地質圖與相關資料可至美國地質調查所網站下載:http://pubs.usgs.gov/sim/3168

資料來源:Geologic map of Jupiter’s moon Io details an otherworldly volcanic surface[2012.03.19]

轉載自台北天文館之網路天文館網站

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