在地球上，隨著板塊運動不斷進(jìn)行，形成了火山這種地貌。在地殼最薄弱的地方，就會有滾燙的巖漿噴薄而出，給地球生物帶來巨大的災(zāi)難。

火山的確很恐怖，但是我們也應(yīng)該慶幸自己生活在地球上，而不是木衛(wèi)一上。作為太陽系火山活動最劇烈的星球，木衛(wèi)一上的每一天，都是在提心吊膽中度過的。

在這顆直徑3642公里的衛(wèi)星上，星羅棋布地分布著超過400座活火山。和地球火山產(chǎn)生于板塊運動不同，木衛(wèi)一的火山來自于潮汐力。在受到木星引力的同時，它還承受著其他三顆巨大衛(wèi)星的引力牽制，這就導(dǎo)致內(nèi)部的物質(zhì)不斷翻騰、摩擦，保持著高溫的同時也具備著很大的能量，最終有一部分以火山的形式將能量釋放出去。

在噴射巖漿的同時，木衛(wèi)一的火山還會噴發(fā)出大量的二氧化硫。它們以氣態(tài)的形式噴射出來，但是在夜間的低溫下凍結(jié)成固態(tài)，覆蓋在衛(wèi)星的表面。因此，我們看到的木衛(wèi)一，總是呈現(xiàn)出像人生病一樣的蠟黃色。

（圖片說明：伽利略號探測器拍攝的木衛(wèi)一圖像）

那么問題來了：木衛(wèi)一大氣中的二氧化硫，到底有多少來自于火山、又有多少來自于表面的固態(tài)二氧化硫在受熱升華后回到大氣中的呢？對于這個問題，科學(xué)家們一直沒有準(zhǔn)確的答案。

加州大學(xué)伯克利分校的天文學(xué)家Imke de Pater介紹這個問題時說：“到底是哪個過程驅(qū)動著木衛(wèi)一大氣的變化，仍然是個未知數(shù)。到底是火山運動，還是當(dāng)木衛(wèi)一沐浴在陽光下時從表面的冰升華的氣體呢？”

雖然數(shù)百個火山輪番將二氧化硫等氣體釋放出來，但是木衛(wèi)一表面的大氣仍然是非常稀薄的，氣壓只有地球的十億分之一。其中很大一部分原因，是在于木星。研究表明，木衛(wèi)一上大量的氣體都在木星的作用下逃逸，幾乎每秒就能逃逸出1噸的氣體，在木衛(wèi)一和木星之間形成一個環(huán)形結(jié)構(gòu)，這被稱為木衛(wèi)一等離子體環(huán)流。

（圖片說明：木衛(wèi)一等離子體環(huán)流示意圖）

殘留下的氣體雖然不多，但仍然可以給我們提供大量的信息。通過對這些氣體的研究，科學(xué)家可以推測出木衛(wèi)一可能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地質(zhì)過程，甚至可以幫助我們了解系外行星的類似過程。另外，宇宙中還有其他天體也像木衛(wèi)一這樣承受著引力的拉鋸戰(zhàn)，但是卻并沒有產(chǎn)生相同的效果，這其中的原因，也需要我們對木衛(wèi)一大氣的機(jī)制有徹底的了解才可以。

為了破解這些謎題，天文學(xué)家們利用位于智利的阿塔卡馬大毫米/亞毫米波陣列（ALMA），在射電波段對木衛(wèi)一進(jìn)行了觀測，利用它進(jìn)入和離開木星陰影（也就是木衛(wèi)一的傍晚和黎明）過程中的特征，來分析他們好奇已久的問題。

他們首先發(fā)現(xiàn)，在木衛(wèi)一進(jìn)入黑夜后，溫度就會降低到二氧化硫的冰點以下，導(dǎo)致其全部凝結(jié)，封存在了地表。

當(dāng)木衛(wèi)一重新迎來白晝的時候，被冷凍的二氧化硫就會升華到大氣層中。令他們驚訝的是，這個過程僅僅需要10分鐘，比預(yù)期要快得多。而這個神奇的現(xiàn)象，正是研究木衛(wèi)一火山對大氣層影響的重要工具。

哥倫比亞大學(xué)的天文學(xué)家Statia Luszcz-Cook介紹說：“當(dāng)木衛(wèi)一進(jìn)入到木星的陰影中，脫離了陽光的直接照射后，溫度對于二氧化硫來說就太低了，是它凝結(jié)在了木衛(wèi)一表面。在這段時間內(nèi)，我們只能看見來自于火山的二氧化硫。”隨著空氣中的二氧化硫全部凝結(jié)，這段期間木衛(wèi)一大氣中再出現(xiàn)這種物質(zhì)，就一定來自于火山噴發(fā)，這就是研究火山對木衛(wèi)一二氧化硫貢獻(xiàn)的絕佳機(jī)會。

憑借ALMA的強(qiáng)大觀測能力，研究團(tuán)隊首次清晰地分辨出了木衛(wèi)一上的二氧化硫和一氧化硫的羽流。他們證明：火山釋放的二氧化硫的確在木衛(wèi)一大氣中扮演著重要的角色。根據(jù)這些圖像，他們推測：木衛(wèi)一大氣中的二氧化硫，大約有30%-50%是來自于火山。誠然，這并沒有占到絕大多數(shù)，但是對于火山來說，這個數(shù)據(jù)也是相當(dāng)驚人了。

同時，在沒有二氧化硫和一氧化硫的區(qū)域，研究人員還發(fā)現(xiàn)了另一種物質(zhì)，那就是火山噴發(fā)物中的氯化鉀。這表明，木衛(wèi)一地下的巖漿系統(tǒng)并不是完全相連的，否則它們應(yīng)該噴射出相似的物質(zhì)。這暗示我們，木衛(wèi)一的表面之下比我們想象的要更加復(fù)雜一些。

下一步，研究團(tuán)隊準(zhǔn)備對木衛(wèi)一表面的溫度進(jìn)行測量，這對于進(jìn)一步縮小火山噴發(fā)出的二氧化硫所占的比例范圍將會有很大幫助。這個工作并不簡單，尤其是對于木衛(wèi)一的低海拔地區(qū)進(jìn)行了溫度測量，但是研究團(tuán)隊認(rèn)為，他們還是能夠做到的。

de Pater介紹說：“想要檢測到木衛(wèi)一的氣溫，我們就要有更高的分辨率，這就要求我們對這顆衛(wèi)星觀測的時間要加長。我們只能在木衛(wèi)一處于陽光下的時候進(jìn)行觀測，因為它處于陰影中的時間并不長。在這樣的觀測過程中，木衛(wèi)一會有10°的公轉(zhuǎn)角度。我們需要利用軟件來制作出不被遮擋的圖像，這一點我們此前在利用ALMA和甚大望遠(yuǎn)鏡拍攝木星射電圖像的時候已經(jīng)做到過了。”

作為太陽系火山最活躍的天體，木衛(wèi)一的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一直是科學(xué)家最好奇的問題之一。這是我們對地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)了解的一種補(bǔ)充，只有了解了多種巖石星球的結(jié)構(gòu)，才能說我們真的了解地球的所有內(nèi)部機(jī)制。有些在地球上不能解決的問題，我們只能求諸太陽系其他天體，甚至是更遙遠(yuǎn)的系外行星。也許在最遙遠(yuǎn)的地方，反而蘊藏著最近的秘密。

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