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火山活动塑造水星表面地形
08-7-07 15:40    来源: 腾讯    作者: (未署名)



浅橙色区域是 “卡路里斯”盆地里的低铁火山平原,白色箭头表示新形成的平原,黑色箭头是盆地边缘和其他地方分布着小火山喷发中心,面积较大的蓝色区域是富含铁的古老岩石地形。


据美国太空网报道,美国宇航局“信使”号航天器首次飞越水星并获得了有关该神秘行星的大量信息,科学家对这些信息进行分析得出火星曾有火山爆发过,这也是造成水星不断收缩的真正原因所在,也是30年来科学界一直争论不休的话题。同时,“信使”号也获得了有关水星的磁场和地质历史信息。

“水手”号航天器曾于1974年和1975年观察到水星表面的景象,今年1月14日“信使” 号航天器(是“水星表面、太空环境、地质化学和测量”的英文缩写)完成了它首次飞越水星的任务,在水星表面上方200公里高处飞过,安装在“信使”号上的仪器比当年“水手”号更近距离地观察到水星表面,观看到了水星表面45%的状况,而水手号仅为24%。美国华盛顿卡内基研究所、“信使”号航天器的首席调查员肖恩C?所罗门表示:“我们真的很高兴能够获得这么多具有高度研究价值的信息。”7月4日出版的《科学》杂志中所刊登的论文中,负责此次项目研究任务的科学家详细介绍了“信使”号首次飞越水星的初步发现。 



2008年1月14日,“信使”号飞越水星发现未知地形

火山活动和作用塑造水星表面

一直以来火山活动被认为是塑造岩石和陆地行星的主要力量,同时火山活动也破坏着地球。火星上依然存在着轻微火山活动现象,金星千疮百孔的面貌也是火山活动的结果。

从当年“水手”10号所拍摄到的部分水星图像可以看到水星表面是平坦的平原,科学家推测这是火山作用后形成的堆积物,类似于月球上的玄武岩。但与玄武岩不同的是,这些平原颜色比较淡,而不像周围地形那样深暗,同时“阿波罗16号”宇航员正好也发现月球上同水星相似的平原,事实上是角砾岩,或者是经再一次熔解凝固形成的岩石。

“水手”10号所拍摄到的图像和阳光照射角度妨碍了科学家正确判断哪些是地质作用形成的水星平原。美国罗得岛州普罗维登斯布朗大学的地质学家詹姆士?海德说:“这样的局面一直持续了30年直到“信使”号飞越水星。这次“信使”号发回的不同太阳角度的水星图像足以证明火山活动的存在。拍摄到的水星平原假彩色图像和假定的火山特征表明它们是橙色,明显与其周围环境截然不同。”

“信使”号拍摄到水星上的“卡路里斯”盆地是38亿年前由太空岩石撞击水星所形成的。根据 “信使”号拍摄到的此盆地图像可以看到在“卡路里斯”盆地内有一个较小可能是碰撞形成的弹坑,并呈现与其他地方截然不同的橙色,这是火山喷射出来的熔岩流经此盆地形成的,而且几乎被火山熔岩填充平。海德称:“我们所看到的熔岩流就是最明显的证据证明火山作用塑造了水星表面。”约翰斯?霍普金斯大学的水星双图像系统(MDIS)联合调查员斯科特?莫其解释说:“如果是撞击,就不会有这种差别。”

同时,“信使”号还拍到了盆地里一处有斜坡的大型火山,科学家认为这是盾状火山,直径大约 95公里,比美国特拉华州还要大。此外,“信使”号还证实水星表面含铁量很低,然而高密度的水星核心含铁量很丰富。海德称:“这暗示水星的形成同其他内核行星稍有不同,过程是一样的,但所产生的结果却如此不同。” 



“信使”号近距离拍摄到的水星表面弹坑图像

水星收缩原因

科学家根据“水手”10号拍摄到的水星上悬崖断层图像猜测水星曾遭受过一次重大的收缩,这是由于水星核心铁的冷却造成的,悬崖断层将多处水星表面断开,它往往改变了地质面貌的状态。所罗门说:“有些弹坑被悬崖断成了两截。”

该项研究报告指出,“信使”号要比当年“水手”号发现了更多这样的悬崖断层,这暗示水星收缩所产生的张力至少比科学家最初预想的还要大三分之一。根本理论是,炽热的、稠密的核心冷却和凝固形成一个更加坚固的核心。当大部分的固体核心冷却,也就出现了收缩现象。所罗门称,就水星而言,虽然它的直径仅缩短了百分之十,但在地质条件上却是十分大的收缩。2011年当“信使”号进入水星轨道,将更近距离地察看这些悬崖,看它们何时发生和水星收缩程度到底如何,是持续渐进性还是突发性地收缩。

科学家也将利用从水星表面的弹坑密度和地质事件发生的先后顺序进行深入研究。所罗门解释说:“表面弹坑形成最久远的坑洞也就越多,所以坑洞越多的形成时间也就越久远。”

水星磁场和磁气圈

科学家也根据“信使”号飞越水星所发回的数据调查研究水星磁场和磁气圈,结果发现水星是太阳系中除地球外另一个具有磁场的行星,在“信使”飞越水星的期间,也采集到了水星磁场数据信息,显示象地球一样,水星主要是两级磁场,或者说像是一个镶嵌在星体内部的巨大磁棒,但是水星的磁场比地球磁场要弱的多,所罗门称:“它是地球磁场的小版本。”

由于水星的磁场磁力不强而且离太阳较近,太阳风推动面向太阳一边的水星磁气圈更加靠近水星表面,而背离太阳一边的磁气圈则被大大地延长了。所罗门表示,事实上,太阳风有时会十分接近水星表面,甚至会不时地撞击到水星表面。当太阳风撞击水星表面,产生的粒子飞溅到水星磁气圈时,飞越磁气圈的“信使”号就能探测到这些电离原子,它发现水星周围有硅、纳、硫甚至水离子。

所罗门还称,太阳风的作用也会改变水星表面的化学特性,磁过程被称之为“太空风化”, 这种水星表面的被风化部分可以帮助科学家确定水星表面物质形成时间。

科学家指出,这仅仅是“信使”号首次飞越水星,接下来将分别于2008年10月6日和2009年9月进行第二次和第三次的飞越,一年一次的轨道计划将会获得和揭示有关神秘行星的更多信息和秘密。
 
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责任编辑: 徐梦恋
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