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水星火山活动或持续数十亿年 颠覆原有理论(图)

http://www.kexue.com 2014-04-22 10:02:25 新浪科技  发表评论

这张照片拍摄于2012年2月4日,图像中央位置可以看到Terror Rupes地区,这是一个狭长的悬崖状地形,是水星上最明显的叶片状悬崖地形
这张照片拍摄于2012年2月4日,图像中央位置可以看到Terror Rupes地区
水星Kipling陨坑内的两个火山喷口,如果是在撞击发生之前出现的,就会被摧毁,由此可见它们是在近期才形成的;下方是同一地点的假彩色图像,可以识别出火山溅射物的痕迹
水星Kipling陨坑内的两个火山喷口,如果是在撞击发生之前出现的

  据美国太空网报道,有证据显示水星上曾经存在持续数十亿年的火山喷发活动,这是一项令人意外的发现,因为直到最近,科学家们还都一直以为在这颗如此靠近太阳的行星上是不可能存在这种情况的。这项发现将重塑我们对水星起源的认识。

  在地球上,剧烈的火山喷发会造成灾难性影响,如1980年代美国海伦斯火山的喷发便是很好的案例。那是美国历史上损失最为惨重的火山喷发案例之一。之所以会有火山喷发,是因为地球内部富含挥发分——包括水,二氧化碳以及其他能在较低的温度环境下发生挥发的物质成分。随着熔融岩浆从地球深部上涌,溶解在其中的挥发分会随着压力下降而释放出来,巨大的压强将撕裂地壳,就像一只膨胀到极限的气球。

  但说到挥发分,长期以来水星都被认为是缺乏挥发分的。因此研究人员认为水星上是不应该会存在火山喷发现象的。然而在2008年,美国宇航局的信使号水星飞船开始抵达水星开展探测,研究人员在它发回的图像上发现水星地表存在很多反照率异常明亮的区域。

  这些物质看起来很像是火山灰,这是火山爆发的证据。大量的这类物质证明水星的内部并非完全缺乏挥发分,科学家们长久以来的观点很有可能是错的。

  但仅仅根据信使号的初步勘察结果还很难判断这些物质究竟是在什么时期产生的。而现在,科学家们逐渐意识到,水星上的挥发分并非是在这颗行星历史的早期阶段以剧烈的形式释放出来,其爆发性的火山活动一直延续了数十亿年之久。

  研究人员对2011年信使号进入水星轨道之后拍摄的图像中记录的51处水星地表疑似火山灰分布区进行了考察。相比最初的简单飞掠观测,信使号飞船的轨道观测图像为科学家们提供了更加详尽的有关这些火山碎屑物以及喷发口的信息。

  轨道图像显示这些喷发口中的一些要比另一些显示更高的侵蚀程度。这就暗示这些喷发事件并非是同时期发生的。这项研究的第一作者,美国布朗大学行星科学家蒂莫西·古吉(Timothy Goudge)表示:“如果这种喷发活动的确仅仅是短暂的一个时期并很快终止了,那么你应该能够预期将会看到这些喷发口都显示相似水平的侵蚀程度。然而我们并未看到这样的场景,我们所看到的是不同的侵蚀程度。因此看起来水星上的火山喷发活动持续了一段较长的时间。”

  研究人员们还注意到大约90%的这类火山灰沉积都位于陨星撞击坑内。这些沉积物必定是在这些撞击坑形成之后才堆积在这里的,因为如果它们是在撞击发生之前便存在,那么撞击过程将会将其破坏。

  科学家们根据陨击坑的受侵蚀程度来评估它们的年龄。运用这种方法,古吉和同事们发现这些沉积物所在的陨击坑年龄大致在10亿年至40亿年之间。据此科学家们认为水星上的火山活动并非局限于大约45亿年前的早期阶段。古吉表示:“最令人意外的是这些沉积物所在陨击坑的年龄范围之大,这说明了水星内部保存有挥发分的时间跨度之长。”

  此前的水星形成模型认为水星的形成过程中不太可能允许其保留大部分的挥发分物质。比如水星拥有一个异常巨大的内核,过去的模型认为这可能说明水星过去曾经更大,但其外部圈层在一次灾难性的大撞击中被剥蚀掉了。

  但考虑到这项最新发现,这种理论似乎已经站不住脚。加上信使号还在水星表面探测到其他一些挥发分,包括硫,钾和钠等物质的存在。未来的研究还将着眼于在水星地表搜寻更多的这类火山灰堆积物以及它们对应的喷发口。古吉表示:“未来对单个喷发口及其对应沉积物的详细研究将帮助最终揭开水星地表火山活动的详情。”

  研究组已经将他们的研究论文发表于3月28日出版的《地球物理学报:行星学》杂志上。(晨风)

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