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木衛一的火山活動有否比先前認為的還頻繁?

臺北天文館_96
・2014/08/08 ・1342字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 552 ・八年級
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在不同干涉波長下拍攝到的木衛一圖像。 Credit: NSF/NASA/JPL-Caltech//UC Berkeley/Gemini Observatory/W. M. Keck Observatory

木衛一(埃歐,Io)是除地球之外,已知火山活動最活躍的太陽系天體,也是唯一除地球之外火山活動噴發的是熾熱熔岩的太陽系天體。天文學家認為木衛一上的典型的大規模火山爆發約每年發生1~2次。但木衛一在2013年8月的2週之內,連續發生3次大規模的火山爆發,而且都比典型大規模火山爆發還亮許多。這讓天文學家不禁懷疑:木衛一的火山活動是否比先前認為的還要頻繁?

木星目前擁有67顆衛星,是太陽內衛星最多者。其中木衛一是著名的4大伽利略衛星之一,且是這4顆中最內側兼最小的,但直徑也有約3630公里,比我們的月球3476公里還大一些。由於木衛一的表面重力比地球低很多,因此火山爆發時,噴發出的火山碎屑向太空竄升的高度也會比地球上高很多,因而在火山上空形成一個很大、很高的傘狀結構。

2013年8月的這3次爆發,無論是爆發規模,或是爆發造成的熱輻射,都比典型的木衛一火山爆發大很多,是相當稀少的類型。從熱輻射相應的能量大小估計:這幾次爆發,在很短時間內就從裂隙向外噴出了數量非常龐大的熔岩,噴發速度非常快,熔岩流快速地向外擴散至很大範圍的地域上,估計熔岩流的體積高達上百立方公里,覆蓋的面積則多達數百平方公里。

前2次爆發都發生在2013年8月15日,噴發地點在木衛一的南半球。2次中較亮的一次噴發地點在名為Rarog Patera的破火山口(caldera,又譯為破火山口或火山臼),估計爆發產生的熔岩流多達130平方公里、厚達10公尺。另一次則發生在名為Heno Patera的破火山口,熔岩流面積廣達310平方公里。

3次中最劇烈、最亮的是發生在2013年8月29日第3次爆發,似乎是從一道長達數公里的裂隙噴出,形成如同火簾(curtains of fire)般的景致。這次爆發同時也是有史以來觀測到木衛一最亮的火山爆發中之一。科學家利用各式紅外望遠鏡與儀器進行觀測,結果顯示爆發溫度比地球現今典型的火山爆發還高許多,顯示可能與地球剛形成那段時期的岩漿組成成分類似。

木衛一上的火山爆發,可能類似太陽系內側類地行星年輕時刻畫其表面地形的過程,因此有科學家根據這幾次火山爆發所做的光譜觀測資料所發展的電腦模擬來預測岩漿爆發的狀況,將木衛一當作天然實驗室,藉機查探以便協助科學家瞭解所有類地行星表面早年歷史,進一步瞭解這些大規模爆發如何發生,發生速度有多快,以及可持續多久等。

首次發現木衛一火山爆發是在1979年。後來科學家藉由NASA的伽利略衛星於1996年開始近掠木衛一的觀測資料,配合地面望遠鏡來進行研究,結果顯示木衛一上的火山爆發和熔岩噴泉經常發生,形成熔岩河流或熔岩湖等。在1978年至2006年期間,僅發生13次大規模火山爆發,這還是僅有少數天文學家定期觀測這顆衛星的結果。有天文學家整理十幾年的觀測資料,繪製木衛一表面火山分佈圖,定出20幾個熱點,追蹤連續觀測資料後還發現這些熱點在2001年至2010年期間,空間分佈有明顯改變。

這些科學家因此相信,如果能提高觀測木衛一的次數,縮短觀測間隔,或許可發現更多次火山爆發,也或許可找出火山爆發的種類,縮小岩漿組成成分可能的範圍,並找出熱流的正確空間分佈狀況,以及這些熱點可能隨時間改變的情形。這些資料都可以讓科學家更瞭解木衛一內部加熱或冷卻的物理過程。

資料來源:Massive volcanic outbursts on Jupiter’s moon Io: More common than thought? Science Daily [8 August, 2014]

轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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全台首座科研火箭場正式啟用!——坐落在依山傍海的屏東牡丹鄉

PanSci_96
・2022/01/18 ・2103字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科技部「短期科研探空火箭發射場域」近日開放符合規定的火箭科研團隊申請使用!這是台灣太空發展繼去年 5 月立法院三讀通過《太空發展法》後,另一個重要的里程碑。

什麼?台灣竟然有發展太空科技!

沒錯!截至目前為止,全球有超過 90 個國家擁有自己的衛星,並有超過 31 個國家制定了國家太空法規,可見各國都砸下重金發展衛星和火箭等相關技術。正因為太空科技是現代全球競爭的新場域,台灣在具有基礎技術能量的前提之下,也決定加入太空科技的行列!

自 2020 年以來,行政院開始推動資訊及數位、資安卓越、精準健康、綠電及再生能源、國防及戰略、民生及戰備等六大核心戰略產業。其中,太空科技為國防及戰略產業的核心領域。在今年 1 月 13 日起開放申請的「短期科研探空火箭發射場域」,是台灣第一座以科研任務為主的火箭發射場,更是太空科技的里程碑!

地處屏東原住民部落的發射場域

科技部選定屏東縣牡丹鄉旭海村牡丹灣段 742-1 及 743-1 地號做為「短期科研探空火箭發射場域」,該場域占地面積 9,700 平方公尺,是國有海岸林地,也是原住民保留地。由於涉及原住民族的土地及權利,根據《太空發展法》第 12 條,必須依照《原住民族基本法》辦理。《原住民族基本法》第 21 條則規定「政府應諮商並取得原住民族或部落同意或參與,原住民得分享相關利益」,因此,科技部與當地「旭海部落」反覆協商後,在去年順利取得了同意。

旭海部落位於牡丹鄉最東側,是依山面海的漁村型部落,早期被稱為「牡丹灣」(macaran),意思是「水量豐沛的沼澤地」。最初來這裡開墾的是斯卡羅族,後來陸續有阿美族、排灣族、平埔族,以及閩南、客家等族群聚居,最後形成了一個族群融合的聚落。部落居民在得知該地被選為火箭場,有機會刺激觀光、帶動就業機會後,不少居民樂觀其成。可是,當地居民以出海捕魚、抓龍蝦為生,因此也有不少居民擔心火箭場將破壞牡丹灣的水域生態,使得魚及龍蝦的數量銳減,影響生計。

對此,科技部提出回饋方案,表示若居民因火箭試射而無法出海捕魚,將可享有補貼,而平時更有水電費和獎學金補助。另外,國家實驗研究院國家太空中心每週都派專員深入當地,傾聽村民心聲,也召開多場說明會,解答民眾疑問,讓當地居民了解火箭場落腳旭海的利弊得失。部落原訂去年 5 月舉行會議,卻因為疫情延宕至 11 月,最終共有 112 位居民出席,獲得 85 張同意票,正式通過我國第一座合法、安全且能維護原住民族權益的火箭發射場域。

圖為牡丹灣,鄰近的旭海部落早期即被稱為「牡丹灣」,意思是「水量豐沛的沼澤地」。 圖/牡丹鄉公所

誰可以合法申請、發射火箭?

立法院在 2021 年 5 月三讀通過《太空發展法》,是台灣第一部國家太空法案。《太空發展法》共計 6 章 22 條,內容規定主管機關為科技部,負責設置發射場域,而計畫執行單位為國家太空中心,負責營運、管理發射場域。另外,也規定發射載具僅能在國家發射場域實施發射。

位於旭海的「短期科研探空火箭發射場域」是台灣邁向完備太空基礎設施的第一步。然而,考慮到當地原住民權益,科技部承諾除非經過該原住民部落同意,否則將不會提供其他單位使用,後續相關作業也將由國家太空中心依據「短期科研探空火箭發射場域利益分享作業要點」辦理。

國家太空中心主任吳宗信強調,「短期科研探空火箭發射場域」不是提供給大型火箭發射,而是提供給科技部補助、委託或出資之執行單位或受委託單位申請,特別是各大專院校相關學術研究單位(航空工程學類和大氣科學系等),讓他們實地測試、驗證科研發展計畫的成果。據吳宗信了解,國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC)預計在 3~4 月發射火箭,國立成功大學航空太空工程學系則預計在 6~7 月發射,但實際情況還要看學校的整備狀況。

國立陽明交通大學前瞻火箭研究中心(ARRC) 製作的火箭。圖/ARRC 官網

參考資料

PanSci_96
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