地壳是地球所有地层中最薄的一层,但它的分布、薄厚并不均匀。在地幔越高的地方,地壳最薄,最容易被岩浆突破。相反,地幔开始位置越深的地方,地壳堆积的就越厚,一般这些地方都是绵延的山脉,这就是所谓的地壳均衡补偿。正是由于在地壳/地幔边界的各种挤压、摩擦现象和相互作用(包括板块构造)导致了地球表面内部的岩石融化,形成了岩浆房。

是什么使木卫一成为了太阳系中,唯一没有陨石坑的星球?-MAAMX

我们经常会看到一座冰山漂浮在水面上,这是因为冰的固相密度比液相低。虽然这个道理解释了海洋中的冰山到夏季饮料中冰块漂浮的原因,但这只是水这种材料的特殊情况。其实大多数材料,包括岩石在内,液相密度比固相密度低。这就意味着,当岩浆在地表下形成时,由于密度和浮力较低的原因,岩石到岩浆的过程会发生体积膨胀、破裂,并且推动周围的固体岩石,并试图上升。 如果有足够的岩浆产生足够的压力,我们将会看到一次火山爆发,每年在地球表面的某些地方都会发生多次火山喷发事件。

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太阳系的其他岩石行星上,例如水星或月球,表面布满了陨石坑,几十亿年来从来没有被火山活动污染过。地球、金星、火星上虽然充斥着火山喷发、岩浆喷口,但自太阳系诞生以来,这些小而不活跃的岩石星球还保持着一些古老的原始特征。

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然而,就太阳系的火山活动而言,地球以及其他所有星球完全被一个不起眼的卫星所超越。1610年,伽利略用望远镜在太阳系最大的行星木星周围发现了四个大卫星。从远到近依次是木卫四(卡利斯托),紧随其后的是木卫三(Ganymede)、木卫二(Europa),最后是最近的木卫一(Io)。

木卫四和木卫三的体积庞大,有着古老的陨石坑,木卫二被冰层覆盖,当我们仔细观察木卫一时,会发现它与其他星球有着很大的不同。

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木卫一的表面被岩石覆盖,有一张典型的麻子脸,就像一个处在青春期的青少年。然而除了这些,我们还发现了木卫一的另外一个特点,这个特点使它成为太阳系中独一无二的岩石星球木卫一的表面并没有常见的陨石坑。这是为什么呢?其他太阳系的岩石星球都会被陨石袭击,包括地球在内,那木卫一怎么回事?

我们知道地球上的潮汐是因为月球和太阳引力的作用,但地球所受到的潮汐力在木卫一面前只能望其项背。

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2015年3月7日,木卫二的影子穿过木卫一的圆盘。

先看一下上面的动图!这是一次发生在木卫一上的日食现象,此时木卫一的近邻木卫二正好经过木卫一和太阳之间。当木卫二的阴影落在木卫一上时,大型双筒望远镜(LBT)拍下了木卫一上一系列日全食的图像。但是除了日食,我们还注意到木卫一上的两个亮点?它们其实是两座活火山正在喷发,刚好在拍摄日食的过程中被捕捉到了。

单从地球上火山喷发的频率来看,我们很可能会认为这是一次罕见的巧合事件,一个碰巧赶上的意外事件。因为如果一座火山喷发能像上图那样照亮一个星球的表面,那么火山喷发一定相当壮观,而且还同时有两座火山喷发,这在地球乃至太阳系上任何的岩石行星上真的很罕见。但是通过我们对木卫一的持续观察,表明这样的火山喷发在木卫一上非常普遍。

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木卫一的表面是太阳系中最年轻的。那它的表面没有陨石坑的原因是什么?正是因为这些火山的喷发物覆盖了整个星球的表面,形成了一层新鲜的熔岩层,并在几千到到几万年的时间尺度上硬化成了岩石层。

那么导致火山大规模持续喷发的原因是什么?答案很简单:正是因为木卫一的老大哥木星的缘故。

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在地球上,月亮和太阳的共同作用造成了适度的潮汐现象,海洋的潮汐涨落约为1米左右,并导致地壳在每一次旋转时在毫米级别上隆起或收缩。但是在木卫一上,由木星强大的潮汐力大约是地球上潮汐力的1万倍。这个力量会使得木卫一在更大的尺度上膨胀和收缩,也足以撕裂木卫一的表面。

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当地球上所受到的潮汐力导致海洋涨落时,木星的潮汐力会使木卫一内部摩擦并且积聚热量,在其表面下产生岩浆房,然后把木卫一表面撕开,让岩浆以持续喷发的状态上升到地壳表面。如果月球离地球非常近,那么月球对地球的潮汐力也会产生同样的效果,使我们的星球像木卫一一样无法居住。

值得庆幸的是,月球与地球处在安全的距离,地球上的任何火山现象都是由于地球内部的物理机制导致的,而不是由于外部因素的影响。

尽管木星对木卫一造成了非常严重的破坏,但木卫二离木星稍远一些,而且这个距离也恰到好处。

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尽管木卫二的表面被冰层覆盖,但木星潮汐产生的热量应该足以让木卫二在海底形成岩浆喷口(类似于地球上的热液喷泉)和冰下深处的液体海洋世界。而且科学家相信,在木卫二的海洋中可能存在着一些简单的生命。虽然木星的潮汐效应对木卫一(太阳系中地质活动最活跃的世界)造成了毁灭性的影响,但这种潮汐力对木卫二来说恰到好处,为木卫二的内部海洋提供了所需的热量,这种微弱的热量也许会产生我们迄今为止所发现的最脆弱、最壮观的原子组合:一种可以自我复制、信息编码、进行持续不断的化学反应,我们称之为生命。