火山可能有助于揭示木星卫星内部的热量

通过观察木星卫星木卫一(太阳系中火山活动最活跃的地方)的般地貌，康奈尔大学的天文学家得以研究行星形成和演化的一个基本过程：潮汐加热。

“潮汐加热在天体的加热和轨道演化中起着重要作用，”艺术与科学学院 Jennifer and Albert Sohn 天文学教授、2003 届硕士生 Alex Hayes 说道。“它提供了形成和维持木星和土星等巨行星卫星地下海洋所需的热量。”

“研究木卫一火山的荒凉景观实际上激发了科学界寻找生命的热情，”该研究的主要作者、天文学博士生(研究生院)玛德琳·佩蒂恩 (Madeline Pettine) 说道。

通过检查美国宇航局的“朱诺”号航天器飞越数据，天文学家发现木卫一两极有活火山，这可能有助于调节其岩浆内部的潮汐加热(引起摩擦)。

佩蒂恩在 9 月 7 日发表于《地球物理研究快报》的新研究《木卫一火山通量的 JIRAM 观测：分布和与潮汐热流模型的比较》中表示： “我试图将木卫一上的火山模式及其产生的热流与我们根据理论模型预期的热流相匹配。”

佩蒂恩的顾问是合著者朱莉·拉斯本 (Julie Rathbun，99届)，天文学系 (A&S) 高级研究员和海耶斯。

木星有 95 颗卫星，而伽利略于 1610 年通过望远镜发现的木卫一(其大小与地球的卫星大致相同)是一个炽热而狂野的地方。它的轨道靠近木星，拥有约 400 座活火山。

“木星的引力非常强大，”佩蒂恩说。“考虑到与这颗大行星其他卫星的引力相互作用，木卫一最终会受到挤压，不断被拉伸和挤压。由于潮汐变形，卫星内部会产生大量热量。”

佩蒂恩利用一种称为球谐函数分解的数学方程(一种理解圆形物体的方法)，分解了朱诺号的飞越地图，建立了复杂的火山表面模式。她将自己的工作与理论进行对比，发现木卫一两极有数量惊人的活火山，而赤道地区则较为常见。

“我并不是想用这篇论文来解决潮汐加热问题，”佩蒂恩说。“但是，如果你考虑一下太阳系外的冰卫星，比如木星的木卫二、土星的土卫六和土卫二，如果我们想在太阳系中发现生命，它们就是其中之一。”

佩蒂恩表示，冰卫星内部的液态水海洋可能因潮汐加热而保持液化状态。

“我们需要知道热量是如何产生的，”她说。“研究火山星球上的潮汐加热比透过几公里厚的冰壳观察热量要容易得多。”

佩蒂恩利用 11 次飞越的木星红外极光测绘仪 (JIRAM) 成像仪对木卫一的火山进行了观测。科学家发现，两极地区都有活火山。在北部，一组由四座火山组成的火山群——阿西斯火山、扎尔火山、托纳蒂乌火山、一座未命名的火山和一座名为洛基的独立火山——高度活跃且持续存在，长期以来都是太空任务和地面观测的对象。南部的卡内赫基利火山、乌塔火山和拉基-奥伊火山表现出强烈的活动性。

北部四座长寿火山同时变亮，似乎相互呼应。“它们都以类似的速度变亮然后变暗，”佩蒂恩说。“观察火山并观察它们如何相互呼应很有趣。”

除了佩蒂内、拉斯本和海耶斯之外，本文的合著者还包括萨马拉·伊姆比亚 (Samara Imbeah) ‘21;康奈尔大学喷气推进实验室和天文学兼职教授罗莎莉·MC·洛佩斯 (Rosaly MC Lopes);康奈尔大学研究员香农·贝尔托利诺 (Shannon Bertolino);以及罗马 INAF-IAPS 的 A. Mura、F. Tosi 和 F. Zambon。

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