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木卫二是一种混合结构,类似于把木卫一深埋在100~150千米冰层下。
接下来,我将描述这两颗卫星以及其他一些最吸引我的卫星,把重点放在更典型的例子上。
尽管这些卫星是坑坑洼洼的冰球,它们也比我们之前想象的沉闷球体更有趣。
木卫一
木卫一的直径只有3642千米,略大于我们的月球,密度也更大,但两者却截然不同。
木星的引力会使偶发的抛射体向内聚焦,这意味着木卫一比木星其他同样布满陨石坑的卫星——木卫三和木卫四——更容易受到撞击。
但木卫一的地形被火山过程重新改造过,且改造速度很快,以至于木卫一表面没有留下陨石坑。
木卫三和木卫四的轨道在木卫二之外。
1979年,在研究旅行者1号拍摄的木卫一的第一张彩色特写照片时,它的黄色色调让许多人猜测——木卫一表面清晰可见的叶状熔岩流是由硫构成的。
然而人们现在普遍认为木卫一的火山是由熔融硅酸盐物质构成的,也就是真正的“岩石”
。
在木卫一表面,尽管火山活动区域以外的地方非常寒冷,但喷发的火山口中心温度远远超过了1000℃。
图20所示的喷发气体里主要有二氧化硫,而在地球上火山的喷发气体主要是水蒸气。
硫和二氧化硫在木卫一表面凝结成“霜”
,赋予了木卫一颜色。
木卫一位于木星磁场俘获的带电粒子带内。
带电粒子带内的辐射很强烈,以至于NASA的伽利略号探测器无法让航天器对木卫一进行多次近距离飞行,因此,木卫一只有一小部分表面的成像质量足够好,可以显示出几百米以下的细节。
木卫一最清晰的图像像素只有10米宽,即使如此,我们也没有从其中发现陨石坑。
如果木卫一的火山活动速度长期以来都没变,那么木卫一的整个壳和幔一定已经循环了许多次。
熔岩流和从喷发羽流掉落的物质覆盖着较老的地表,这相当于以平均每年几厘米的速度掩埋着木卫一全球的地表。
木卫一表面火山活动很快掩盖了陨石坑,让它们无迹可寻。
同时因为木卫一的引力太弱,无法抓住水蒸气或其他轻气体,所以即使木卫一曾经有过冰层,火山活动也早就已经将它蒸发,使其消失在太空中。
对火山学家来说,木卫一是一个多么美妙的地方啊!要是严酷的辐射环境没有彻底地阻碍人类对木卫一表面的探索就好了。
图20 上图:2007年3月,飞向冥王星的新视野号(NewHorizons)在飞越木星时,拍摄到的木卫一的新月形图像。
在一个叫作特瓦史塔(Tvashtar)火山喷口的地方,夜间的火山喷射羽流高达300千米,所以它的上部是在阳光下的。
在其源头可以看到白炽的光,羽流下方的阴影里的部分被来自木星的反射光微弱地照亮
下图:这张250千米宽的特瓦史塔全景图是八年前伽利略号探测器拍摄的。
阳光是从左边来的。
最暗的物质是近期的熔岩流,左上方东西方向的明亮条纹是从火山裂缝中喷发出来的炽热熔岩
木卫二
木卫二的直径为3130千米,它是我的最爱。
旅行者号在1980年和1981年探测飞行时拍摄的照片显示,木卫二的表面看起来像一个裂开的蛋壳,几乎看不到陨石坑。
很明显,这是因为潮汐加热以某种方式重塑了木卫二冰冷的外层,虽然速度没有木卫一那么快。
伽利略号的高分辨率成像任务揭示了木卫二复杂的地表历史,并引发了一场异常激烈的争论。
众所周知,木卫二的表面主要是水冰,其总体密度表明这层冰壳有100~150千米厚,覆盖着密度更大的内部岩石。
但是,密度参数并不能区分固态冰和液态水。
由于温度较低,木卫二表面的冰坚硬而易碎。
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