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几十年的理论被推翻了:太阳系最狂暴的火山球,木卫一,没有浆海

NASA把一个几十年广泛接受的结论,推翻了。2023年和2024年,朱诺号探测器两次贴地飞掠木星的卫星,木卫一(Io),

NASA把一个几十年广泛接受的结论,推翻了。

2023年和2024年,朱诺号探测器两次贴地飞掠木星的卫星,木卫一(Io),最近的距离只有1500公里。但它的目标是Io的引力场,想看看这颗全太阳系最狂暴的火山星球,里面到底藏了什么。

结论是,Io没有浅层岩浆海。

这让过去40年几乎所有关于Io内部结构的猜想,几乎都失效了。

Io是1979年被旅行者1号发现火山活动的,那是人类第一次看到地球之外的星体在喷发。几天前刚有论文推测Io因轨道潮汐被木星“揉捏发热”,结果马上被验证,成为行星科学的经典预测案例。

从那以后,科学家们逐步形成一种解释模型:Io之所以火山不断,是因为在表面之下,埋藏着一整层“全球性”的岩浆海。这一假说不仅能解释Io火山分布均匀,还能与伽利略号探测器记录的磁场异常对得上号。

2011年,科学界正式承认这个推断:Io的磁场数据说明其地壳下方约50公里,有一层全球性的电导体,也就是岩浆海。厚度远超太平洋最深处。理论闭环,证据看似充分。

但朱诺号的重力测量数据炸了这个闭环。

如果Io真有一层岩浆海,那么朱诺号飞掠时会感受到Io内部质量的偏移,那些变化会以“引力扰动”形式体现在朱诺号的轨道和信号中。而这正是朱诺号的强项——其通信信号中的微弱多普勒频移,能精确反映Io内部质量分布的非对称性。

结果完全没有出现应有的扰动。

也就是说,没有岩浆在地壳下大规模流动。

伽利略的数据怎么解释?一派说,那是磁感应测出来的,确实看到电导体,但不能证明它是“完全熔融”的;也可能只是部分熔融的固态。另一派则坚持岩浆海真实存在,只不过位置更深,密度更大,达不到让岩浆浮上来的程度。

但那就遇到一个基本问题:这么深,这么重,这么铁质的岩浆,怎么从几百公里深处穿越上来,撑起Io表面那些几百公里高的火山?

现在,新的解释又回到了几十年前的版本——Io表面火山活动的来源,是多个离散的浅层岩浆库,而不是一个整块全球海洋。

如果是这样,那些分布均匀的火山,可能并不是共享某种统一的热源,而是单独响应了不同区域的潮汐加热——一个更复杂、局部性的过程。

Io成为了一面镜子。它让人不得不重新思考潮汐加热这个被广泛应用于解释多颗天体(比如欧罗巴、土卫二)的关键机制。

欧罗巴的地下海,似乎不受影响。因为水与冰的密度特性不同于岩石——液态水比冰重,能稳定地沉积在壳下;而液态岩浆比固体轻,总是急于上浮释放,无法稳定成海。潮汐加热确实更容易在冰卫星里制造海洋,而不是在岩石天体中形成“岩浆海”。

这也是为什么,欧罗巴的磁场异常仍然被认为是可信的海洋信号。它远离Io的高能等离子带,干扰少,信号清晰。

但科学界的逻辑困境没有结束。Io的问题,也被投射回了地球的月球。

月球早期曾经历过潮汐加热,其最古老的晶体来自一个全球熔融事件。但在45.1亿年前形成第一代结晶岩后,4.35亿年又出现了第二波熔融迹象。这一度难以解释。

但一篇2024年底的论文提出:月球可能曾短暂经历“类似Io”的轨道状态——受地球和太阳双重引力影响而变得椭圆,从而潮汐加热再次启动,触发了第二波火山活动。

所以,理解Io,可能不只是为了理解Io本身。而是为了打开“潮汐加热”这个机制在不同天体上的适用边界——它是稳定供热系统,还是只在某些临界轨道条件下偶然出现的地热爆发器?

还有更大的问题悬而未决。

为什么Io有这么强的火山活动,却没有形成岩浆海?朱诺号的答案破坏了一个旧模型,但新的模型尚未建立。