谁给木卫二涂脂抹粉

2014-04-17 06:08北辰
科学24小时 2014年9期
关键词:木卫二划痕木星

北辰

谁给木卫二涂脂抹粉

北辰

木卫二是个被冰川覆盖的白色星球,但是在它环绕木星运转的后方,却呈现出淡淡的红色,像是被抹上了脂粉。充当“化妆师”的不仅有木星,也有木卫一,更有木卫二自己的不懈努力,它们共同演绎了一套非常复杂的“化妆术”。

木卫二在太阳系中拥有很高的知名度。由于它富含水分,因此人们对它是否存在生命的讨论一直没有停止过。它还是太阳系中明亮度仅次于月球的卫星,覆盖其表面的那层厚厚的冰壳,最大程度地反射了太阳的光线,当然,也反射了木星的光芒。

木卫二的知名度和亮度都与水有关,也就是跟冰层有关。冰层下面,是一个巨大的海洋,覆盖了整个星球。而在水层下面,则是岩石层和金属核心。我们恐怕怎么也想象不到,那抹淡淡的红色,也与冰层有关。

红扑扑的“屁股”

木卫二并不是一颗通体光滑的星球,它的表面印满了无数划痕。这些划痕看起来张牙舞爪,纵横交错,像是颇为复杂的运河渠道。如果早期的地球人看到这幅景象,他们也会认为这个星球上有人正在规划河道。木卫二上没有山川,只有低矮的丘陵和为数很少的几个环形山,这让这些划痕更加触目。

值得注意的是,这些划痕是红色的。不仅如此,在划痕附近,也呈现出淡淡的红色。似乎有某种神奇的力量,让河渠里流淌了红色的液体,湿润了河岸,浸染了

火山灰和硫酸雨

木卫二是一颗表面布满冰川的寒冷星球,而木卫一则截然相反,火山活动主宰了它的表面,那是一个滚烫的世界。

在探测器抵达木星之前,科学家以为,木卫一很容易受到陨石的撞击,其表面应布满了大大小小的环形山。他们准备查看表面的陨石坑数量,以此估算木卫一外壳的年龄。然而,探测器传回的照片却显示,木卫一表面的环形山屈指可数,让它显得非常年轻。造成这种独特外观的原因,就是木卫一上的火山喷发。火山不断地喷发,把灰尘重新覆盖在星球表面。火山灰不仅遮掩了陨石坑,也蒙蔽了我们的双眼,让我们始终看到的是一颗年轻的星球。

旅行者探测器发现,木卫一的表面有不少火山。数千米深的火山口,不断向外界喷发熔融物质,地面流淌着绵延几百千米的黏稠液体。此外,木卫一表面还有许多大大小小的炽热湖泊,里面的液体都是硫磺。这些现象说明木卫一是颗温度很高的星球,根据红外线测试结果显示,其最高温可达1726.85℃。

火山喷发出来的物质会继续上升,进入太空。于是,我们就会发现,本不该具有大气层的木卫一,竟然会有一层薄薄的大气层。它的主要成分是钠、钾、硅、铁,当然,还有从火山喷发出来的硫磺。

这些硫磺被喷上天空,随即又像雨水那样落下。不过,仍有少量硫磺会进入大气层。木卫一的大气层引力极小,根本无法吸引住它们。这些硫磺会继续向太空飞去,弥漫在木卫一的轨道周围,最终进入木卫二的上空,成为它的化妆品,木卫二表面的那抹红色即源于此。

但是,这些硫磺是怎么进入木卫二上空的呢?这还得归功于木星。

近几年,科学家发现,木星上是有极光现象的,这表明,木星有着较强的磁场,其强度远胜于地球表面的磁场。木星的磁场形成了木星的磁层,它会把木卫一的火山灰电离,并送至其他地方。木星的磁层非常宽广,覆盖了距离木星最近的四大卫星。因此,那些携带着硫酸的火山灰可以轻而易举地形成硫酸雨,飘飘洒洒地降落到这四颗星球表面,当然也能轻易进入木卫二的上空。周边地带。这一缕缕红色,在白色的背景中愈发显眼。更加奇怪的是,这些“红色”只出现在木卫二环绕木星运行的后方。

这种红色是怎么形成的?它究竟代表着什么?这两个问题始终困扰着科学家。他们曾试着把答案与冰川下方的海洋联系在一起,幻想着水下生命的特征。如今,科学家却非常坚信,木卫二这些红色的“脂粉”与木卫一的火山爆发有关。

木星挥舞鞭子抽打木卫二

不过,为何这些灰尘不能侵袭整颗木卫二,只能进入到它的后方呢?这就要从木星及其四颗卫星的相互运动规律说起了。

当伽利略把望远镜对准木星时,他发现了木星的四颗卫星,它们分别是木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。这四颗卫星也被称为伽利略卫星,它们之间像兄弟一般,存在着太多太多的必然联系。

由于这四颗卫星距离木星都很近,因此,它们与木星处于引力锁定状态,相互之间会发生轨道共振。它们环绕木星运转一周的时间相互关联,比如,木卫三每公转一周,木卫二就能公转两周,至于距离木星最近的木卫一,则能公转四周,这种关系就是轨道共振。

这四颗卫星在围绕木星运行的时候,虽然速度不尽相同,但它们有一个共同点:始终以同一面面对着木星,而木星始终“看”不到它们的另一面。

当木卫二在自己的轨道上奔跑时,木星就在它的左前方,而它的后方,则为木星提供了一个施展化妆技术的绝佳舞台。

虽然木卫二以固定的一面面对着木星,但是木星并没有那么热情,它不会以固定的一面面对着木卫二。木星会自转,自转一圈的时间仅为9小时50分30秒,而木卫二环绕木星运行一圈的时间是85小时。木星的自转大大快于木卫二的公转,这就造成了一个奇妙的现象:木星驱赶着周围空间的电离物,一次又一次扫过木卫二,就好像木星拿着一条鞭子,不断地从木卫二的后方超越,每超越一次,就拿鞭子抽打一次木卫二的后方。这条由电离的火山灰构成的鞭子,会以每小时30万千米的速度轰击木卫二的后方,每隔10小时,木卫二的天空就会降下一场硫酸雨。

木卫二的化妆术

是否只有木卫一和木星充当了化妆师的角色呢?答案并非如此,似乎木卫二也挺喜欢那抹淡淡的红色。

利用望远镜的光谱仪,科学家发现,木卫二上那些红色物质的主要成分是硫酸镁。这让科学家十分困惑,硫元素来自木卫一,但是,木卫一上面却没有镁元素,镁元素是从哪里来的?

原来,镁元素是由木卫二自己提供的。在这颗星球内部,有着大量的镁元素,木卫二费尽心思,将它们从内部翻滚出来,进入地表,与硫元素结合,形成硫酸镁。不过,它是如何调配这些元素的呢?这还是要从轨道共振说起。

众所周知,轨道共振会产生能量,能引发木卫二内部的地质运动。这场运动让木卫二由正圆变为椭圆,最后再回到正圆状态。虽然这种变化非常微小,但足以让木卫二的地质结构发生断裂。不仅地下结构会断裂,地表的冰层也会断裂,那些划痕就是地表撕裂的痕迹,也就是地质运动的结果。

木卫二的地下是巨大的海洋,海水中含有氯化镁。在地质运动的过程中,氯化镁会从地下向地表渗透,并且把断裂带周围浸润。当氯化镁涌出地面后,它会与来自太空的硫元素结合,形成硫酸镁。然而,只有在木卫一的后半部分才会出现硫元素,因此也只有这里才有硫酸镁。不过,硫酸镁是无色的,还需要其他一些杂质的掺和才会呈现红色,而这些杂质则来源于木卫二的地下水中。

人类总是被自己的PS技术和化妆手法所征服,殊不知宇宙中早就出现了更高明的化妆师。这位化妆师就像化学家那样,制造出各种染色材料,又像外交家一般,让木星和木卫一为自己的姿色不断努力。似乎在它眼中,只在乎那一抹淡淡的红色。

名词解释

轨道共振:在天体力学中,轨道共振发生在两个或两个以上天体的运行轨道的公转周期成简单整数比关系,它们之间互相受到周期性引力影响。这使得它们的轨道在引力扰乱中保持稳定。

电离:不带电的粒子在高压电弧或者高能射线等的作用下,变成带电粒子的过程。

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