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天文学家揭示了木星火山月亮Io的波动气氛

艺术家关于木星火山的月亮Io的大气崩溃的概念,木星每天两个小时(1.7个地球日)黯然失色。由此产生的温度下降会冻结二氧化硫气体,导致大气“放气”,如左侧阴影区域所示。

em美国宇航局最近发表的一项研究表明,木星的火山卫星Io有一层薄薄的大气,在木星的阴影下崩塌,凝结成冰。这项研究显示了木星阴影在日月食中对月球火山气体的冻结影响。 / em

“这项研究是科学家首次直接观察到这一显着的现象,提高了我们对这颗地质活跃月球的认识,”科罗拉多州博尔德西南研究所的科学家康斯坦丁曾说。该研究发表在“地球物理研究杂志”上。

Io是太阳系中最具火山活动性的物体。火山是由潮汐加热引起的,这是木星和其他卫星引力的结果。这些力量导致地质活动,最显着的是火山喷出的伞状烟雾,可以延伸到Io上方300英里(480公里),并产生大量可流动数百英里的玄武岩熔岩。

这项新研究记录了Io的大气变化,因为这颗巨大的行星在日蚀期间在月球表面上投下阴影。 Io的主要由火山喷出的二氧化硫(SO2)气体组成的稀薄气氛随着SO2在木星被阴影遮住时以冰块的形式凝结在冰面上而崩溃,然后在冰层变暖和升华时(即从坚实的背部变换)当月亮移出日蚀返回到阳光下时)。

这项研究使用了夏威夷的大型八米双子星北望远镜和一种名为德克萨斯州埃克勒十字阶梯光谱仪(TEXES)的仪器。数据显示,在日食期间温度从华氏-235度降至华氏-270度时,Io的气氛开始“放气”。 Eclipse每天发生两个小时(1.7个地球日)。在全食中,大气层有效塌陷,因为大部分二氧化硫气体在月球表面沉积为霜。一旦月亮恢复到充足的阳光下,表面变暖,气氛就会重新发展。

“这证实了Io的气氛处于不断的崩溃和修复状态,并且表明SO2冰的升华支持了大部分的大气层,”这项新研究的作者之一John Spencer说道,西南研究所。 “尽管Io的活动过度的火山是二氧化硫的最终来源,但日光通过控制表面冰的温度每天控制大气压力。我们一直怀疑这一点,但最终可以看到它发生。“

在研究之前,由于木星的阴影在黑暗中很难观测到Io的气氛,所以没有直接观测到Io在月蚀中的气氛。这一突破是可能的,因为TEXES使用热辐射测量大气,而不是使用太阳光,巨大的双子星望远镜可以感知Io坍塌大气中微弱的热量信号。

观测发生在2013年11月的两个晚上,当时Io距离地球4.2亿英里(6.75亿公里)。在两次发生的日食开始前后,观察到Io进入木星的阴影约40分钟。

该研究由美国宇航局的太阳系工作和太阳系观测计划资助。

出版物:Constantine C. C. Tsang等,“木星日食中Io主要大气层的崩溃”,地球物理研究杂志:行星,2016; DOI:10.1002 / 2016JE005025

资料来源:NASA