從湯加、富士火山到太陽系火山,6000字全網最詳解太陽系火山。目前太陽系有噴火能力的星球,可能只有地球、木衛一(IO)和金星。有證據顯示火星的火山並沒有停歇,還保持活躍。有冰火山的星球比較多木衛二、土衛二、土衛六、穀神星、冥王星等等。有泥火山的星球不多,大概只有地球、火星、木衛一和金星等。火山噴發會對地球造成什麼影響?木衛一為何被稱為太陽系中的活地獄?金星為何被稱為太陽系中的活煉獄?火星上的火山又活躍起來了嗎?什麼是冰火山?哪裡有這種特殊形式的火山?什麼是泥火山?什麼星球有泥火山?太陽黑子會對地球火山地震造成影響嗎?探索未知,遨遊宇宙,接下來是太陽系中的各種火山秀。
火山噴發會對地球造成什麼影響?
引起全球關注的湯加火山爆發很可能會持續噴發數週甚至數年,火山爆發指數目前還是5+,大概相當於1000顆廣島原子彈的威力。最近登上熱搜的日本富士山,其火山口數由44個增加到252個,猛增了6倍。這讓坐在火山口上的日本倍感恐懼,這個說法毫不誇張。日本境內共有火山111座,其中活火山108座,佔全球活火山總數量的7%。一不注意就有可能坐著岩漿柱衝出對流層。
這是1月15日清晨5點,湯家海底距離首都怒庫阿洛法以北65公里處火山爆發的圖片。
一瞬間整個火山島被岩漿和氣浪掀翻,整個小島幾乎消失在太平洋浩瀚的波濤中。這使只有747平方公里,本不富裕的湯加國土雪上加霜。
強烈的衝擊波就連遠在1.6萬公里外的英國也受到影響。這是人類歷史上第一次透過氣象衛星,在太空監測到火山衝擊波。火山大噴發引起的3米海嘯,直衝日本、澳大利亞、美國、智利等地,海水倒灌,民宅被毀,漁船沉沒。湯家王國主島受災尤其嚴重,海水氾濫,通訊中斷,世界末日來臨。火山學家說:對湯加來說,這是毀滅性的事件。從人類的時間來看,這次爆發大約是累積了1000年的能量一次性爆發出來。
富士山周邊地震不斷,火山口數量增加近6倍。日本人說沉沒了300年的富士山,無論何時噴發都不足為奇。過去1300年富士山一共噴發了17次,差不多75年一次。300年前噴發時,火山灰兩小時就覆蓋了東京。即使這次再爆發,以富士山的體量也只能造成6級的火山爆發。相當於地球擠爆了一顆青春痘。
1991年菲律賓皮納圖博火山6級爆發,讓地球冷卻了0.5~0.6度。
1815年坦博拉火山7級爆發,使全球溫度下降了3~4度。
大約7.4萬年前,同樣發生在印度尼西亞的8級多巴火山爆發。使得全球氣溫下降13~15℃,全球進入冰河時期。在此後的1000年中,地球都處於寒冷的氣候中。人類種群數量一度大幅下降,最少時甚至不足7500人。
這些火山爆發對地球的影響僅限於左右地球溫度和改變自然環境,對人類和地球生物影響較大。然而在地球成長的過程中,部分時期產生了大量火山熔岩,其數量之多遠遠高於我們今日所見,達到了造陸標準。這些火山爆發等級不是現在的指數能衡量的。2億5120萬年前地球二疊紀末期,西伯利亞大火山持續不斷噴發了近數百萬年。可以想象,那場面有多壯觀,連綿數千公里的地殼被火山熔岩撕裂,岩漿如洪水般湧出,在數百萬平方公里土地上肆意蔓延。這是地質史上已知最大規模的火山爆發之一,噴出的熔岩面積超過200萬平方公里。
不僅如此,中國南部的峨眉山也是二疊紀火山噴發造陸形成的,這個過程持續了將近100萬年。平均厚度1000至2000米的玄武熔岩,綿延33萬平方千米,相當於整個德國的面積,堪稱雄偉壯麗!
這兩次火山噴發可能直接或間接造成了二疊紀生物大滅絕,其中包括96%的海洋生物和70%的陸地生物。地球上的生物幾乎經歷了一次徹底的更新換代。現在的火山噴發遠遠不能與其相提並論。所以火山噴發或爆發輕則改變地球環境,重則創造陸地使地球生命更新換代。不過,地球的火山比起木衛一來簡直小巫見大巫。
木衛一為何被稱為太陽系中的活地獄?
“火山”這個詞來自羅馬火神(Vulcanus),沒有比木衛一(IO)更適合這個名字的地方了。木星的這顆岩石衛星擁有400多座活火山,是太陽系中火山最多的熾熱世界。它也是人類在太陽系發現的第一個除地球以外有活火山的星球。地獄般的表面上分佈著星羅棋佈的火山,它們不斷噴湧出熔岩和含硫氣體。木衛一平均溫度-143.15℃,平均密度3.528 g/cm³,體積比月球略大。在這裡,沒有水形成的湖,只有巨大的熔岩湖。
最大的熔岩湖名為洛基窪地熔岩湖,直徑超過202公里。是地球上發現的最大熔岩湖面積的31萬倍。這裡是太陽系地獄總部所在地嗎?
IO可能由硫化鐵核心和富含矽酸鹽的地幔地殼組成,這與太陽系中大多數固態行星衛星相近。儘管我們沒有檢測到木衛一的磁場,但科學家猜測在地殼附近仍有50公里厚是液態的,這裡是木衛一火山活動的發源地。它沒有衰變同位素核心放熱,哪來的巨大能量形成大規模的火山噴發呢?
不同於地球和月球,木衛一內部的熱源主要來自摩擦力而不是放射性同位素衰變。IO的軌道非常靠近木星,僅距離木星大氣層雲頂35萬公里。它在木星和木衛二、木衛三衛星之間的引力拉鋸戰中,不斷造成了陸地潮汐。在軌道的近木點和遠木點之間,它的岩石表面會垂直變化超過100米。
這種效果類似於地球海洋,由月球引起的潮汐力。相比之下,地球上已知的最大潮汐不到20米。與月球相比,io施加在木星上面的潮汐力比月球多300%。它非常靠近木星,並且被木星潮汐鎖定,而木星系統中的木衛二和木衛三同樣用引力拉住它,不讓木衛一的軌道有任何變化。當木星衛星沿不同方向擠壓和拉動時,木衛一的表面就會形成周期性的裂痕和裂縫,而且這些裂縫會隨其開啟或關閉。在這場你爭我奪的爭奪戰中,害慘了木衛一。使其在1.76個地球日的自傳中,不斷被拉來扯去。
摩擦力產生的熱量不斷在IO內部積累,高溫融化岩石,產生地下岩漿海洋,隨著壓力不斷升高,岩漿沿著地殼的裂縫湧出地表,新火山在木衛一表面的脆弱地方形成,以緩解來自內部的巨大壓力。如此產生的能量大於放射性衰變的200倍。我們可以想象成,捏一個粘土球,粘土由於不斷揉搓摩擦而變熱,這與IO上發生的事情差不多,只是IO的規模更大、更猛烈。
1979年3月旅行者1號在距離木衛一20000公里的距離飛過,拍攝了很多特寫鏡頭。木衛一表面充滿鮮豔的色彩,完全沒有撞擊坑,有比珠穆朗瑪峰還高的山脈,以及數百公里寬的火山坑,充滿熔岩流,還有數百公里高的火山柱羽流。
木衛一表面覆蓋著不同的硫化物。這是賦予木衛一呈現出許多壯觀色彩的原因。
旅行者2號在同年7月拍到九個羽流中的七個,這說明這些火山可能在4個月中一直處於活躍狀態。
1995年到達木星的伽利略號探測器拍攝到許多火山羽流,並確認火山正在噴發硫磺和矽酸鹽岩漿。除了富含鎂,幾乎和地球上的岩漿類似。
io表面色彩斑斕,這都是火山的功勞。黃色主要由硫組成,白色區域是新鮮的二氧化硫沉積,兩極受到木星輻射破壞,呈現出深紅色。其它地方的紅色是火山噴發留下的沉積物,這些沉積物能達到io上空數百公里的地方。
最明顯的沉積物來自貝利火山。旅行者1號拍到一個巨大的羽狀物,這個羽狀物高300公里,寬1200公里。整個面積相當於阿拉斯加的大小。
木衛一最大的洛基窪地熔岩湖,直徑202公里。熔岩湖直接與地下熔岩海相連,頂部通常有一層薄薄的凝固殼。這就好像火山湖中間有一座神秘島嶼。洛基窪地熔岩湖產生的熱量是木衛一平均熱量輸出的25%。研究表明,火山湖中的冷卻凝固殼會週期性的下沉,從另一端湧出熾熱的熔岩,圍繞中間島嶼流動並在另一側匯聚。這個過程每500天左右迴圈一次。
每次凝固殼沉入湖中,都會導致洛基湖產生的熱量比正常情況猛增10倍。這種現象我們在io的其它火山湖中也能看到,比如特瓦什塔爾熔岩湖。
這張照片記錄了凝固殼落入熔岩湖中,新湧出的岩漿發出的能量輻射很強烈,以至於圖片中呈現白色。
2007年新視野在路過木星時拍到了壯觀的特瓦什塔爾火山全面噴發,火山柱噴到io地表上方320公里的地方,這是最著名的太空事件之一,比地球上的火山噴發壯觀多了。木衛一當真配的上太陽系活地獄的名頭,太陽系中,還有比它更惡劣的環境嗎?當然有,金星。
金星為何被稱為太陽系中的活煉獄?
金星表面平局溫度476攝氏度,時不時降下強烈的硫酸雨,產生恐怖的雷暴,還有超過地球標準大氣壓92倍的恐怖氣壓,這就是離我們最近的行星金星表面的場景。如今又雪上加霜發現了活躍的火山。
金星和火星的磁場非常微弱,我們一度認為它們是死亡的星球。它們的內部可能逐漸冷卻,地殼也變得堅硬而牢固,將岩漿死死的封鎖在地下深處,沒有任何火山地震活動,整個星球失去活力。
根據衛星影象資訊,在金星表面分布著許多火山的典型特徵——廣袤的火山平原、火山穹丘、火山冕、盾狀火山等,但是,我們沒有找到這些火山還能夠爆發的證據。然而,越來越多的證據表明,金星距離核心冷卻的死亡狀態,還遠著呢!
物理學家安娜·居爾舍領導的一支科學團隊,在金星冕狀結構中找到了證據。冕狀結構就是火山口向下的凹陷的環形山,它們有大有小,最大的直徑達幾百公里。起初科學家認為這是隕石撞擊出來的環形坑。然而,居爾舍團隊透過計算機模擬建模再加上對金星的觀測資料,得出目前金星表面至少有37座火山比較活躍。雖然我們還無法收集到金星表面火山噴發的一手資訊,但這樣的結果也足夠震撼了。這些區域的地質結構比較年輕,是未來金星探測器應該重點關注的區域。火山噴發在金星陸地塑形過程中起到關鍵作用。
金星上大多數火山都是盾狀火山,典型代表是最大的馬特蒙斯火山。89年升空的麥哲倫號金星探測器,用雷達發現了這些火山不尋常的特徵。
奇怪的圓餅狀熔岩層遍佈金星表面,它們從火山口流出,均勻的流向各個方向,從而形成幾乎對稱的奇異圖形。
這座火山的熔岩管道從中心向外輻射,直徑約100公里,是珠穆朗瑪峰寬度的3倍多。
這條岩漿流動路徑類似扇形,並且有可能不是一次噴發形成的。從476度超高溫到酸雨、從雷暴到恐怖氣壓,如今再加上活躍的火山,金星用實際行動向我們展示了一副活生生的“煉獄”景象。
火星上的火山又活躍起來了嗎?
火星有太陽系中最高最大最雄偉的奧林帕斯火山,和太陽系中最大的峽谷水手號峽谷。它們一起構築了小小火星地質活動最輝煌的一頁。然而,奧林帕斯火山已經沉默了幾百萬年,水手谷的地質活動也逐漸冷卻。火星真的死了嗎?還早著呢!
第一,隕石中發現橄欖石晶體
2011年,科學家發現一顆來自火星的隕石,隕石中含有橄欖石晶體,這對研究火星火山活動有重大幫助。這些晶體通常只有在暴露於快速變化的溫度條件下才會形成,比如流動的岩漿中。橄欖石晶體的形成年代大約在6.74億到5.82億年前。得出這一相對精確的時間,是火星火山活動研究的一個里程碑。在這一發現的幫助下,專家們計算出,在形成晶體時,火星地幔的溫度為1560攝氏度。這個溫度與40億至25億年前地球地幔的溫度相當。專家們推測,原始熱量的大部分可能仍然存在於火星的地幔之下。由於火星的板塊構造可能與地球有很大不同(可能是整體一塊),相應的火星核心冷卻速度可能比地球慢得多,所以火星上仍然存在火山活動。
第二,最近形成的大裂縫
火星存在很多縱橫交錯的裂縫。在這些裂縫中,有一條引起研究人員的極大興趣。經過詳細研究,這條裂縫形成於5萬至20萬年前。這可能是火星上最年輕的火山活動痕跡。雖然5萬至20萬年時間看起來很長,但在銀河系中,只是一瞬間的事。為了確定火星裂縫區域的大致年齡,研究人員觀察了該區域的撞擊坑。在火星上,一個地區的隕石坑越多,越古老。利用火星偵察軌道飛行器提供的熱紅外影象,研究人員發現,這個大約5公里長、10米深的結構幾乎沒有隕石坑。這表明該裂縫一定是最近形成的。
第三,洞察號發現火星頻繁地震
2018年洞察號成功登陸火星。從部署完畢開始,它一直監聽著火星的“心跳”--地震。令科學家驚訝的是,在火星687天一年的時間中,竟然發生了450次地震,幾乎每天都有地震發生。其中不乏4.2、4.5級的地震。這也從側面說明火星的核心還相當活躍。
如果科學家判斷的沒錯,我們發現火星火山活動只是早晚的事。讓我們拭目以待。
除了地球、木衛1和可能的金星,太陽系中沒有其他星球有活火山噴發出岩漿。然而這還不是太陽系的全部火山型別,太陽系中還有冰火山,泥火山。
什麼是冰火山?哪裡有這種特殊形式的火山?
冰火山,是存在於地外天體上的與火山相似的一種地貌,通常出現在冰凍衛星或是其他一些低溫(表面溫度低於-150°C)的天體上,如柯依伯帶的天體冥王星。冰火山噴發的物質不是熔岩,而是水、氨、甲烷等揮發物。這類噴發物也叫冰岩漿。冰岩漿可能呈現出液態或氣態。噴發後,冰岩漿會因周圍極低的溫度凝結成固體。這是對於冰火山的定義,雖然有點晦澀,但仔細琢磨是那麼回事。
科學家估計土衛六上的冰火山,有可能為可能存在的地外生命提供庇護。冰火山就像地球海底的熱泉一樣,滋潤著周圍的可能生物。
2005年,卡西尼號拍攝到土衛二南極100多個類似間歇泉的地貌。這些強大的液態水噴流,從土衛二凍結的地殼下噴湧而出,一部分落回土衛二,形成白色表面,而其餘的則逃逸到太空中形成了壯觀土星環的一部分。科學家認為,土衛二獲得能量的方式與io類似,都是引力潮汐作用引發的摩擦生熱引起的。
類似的事情也發生在木衛二上。
1989年,旅行者2號飛越海衛一時,第一次觀察到低溫火山活動。海衛一是一顆凹凸不平的衛星,上面覆蓋著不斷上升的冰團和由水冰組成的凍結熔岩流。
然而,它的表面非常年輕,仍然存在地質活動。海衛一南極地區的黑色條紋,被認為是最近氮冰噴發留下的沉積物。
2015年,“新視野號”觀測到冥王星也有一座冰火山。
什麼是泥火山?什麼星球有泥火山?
泥火山是指多種在地下液體或氣體噴發後遺留下來的物質,一般以泥漿的形式出現,又或壘積成為一個圓錐形的泥尖頂。噴發物往往夾帶著水或其他沉積物。泥火山可分為陸上泥火山和海底泥火山兩種。
地球和火星都擁有泥火山。地球上大多數泥火山的形成都與天然氣有關,例如亞塞拜然、臺灣高雄、新疆烏蘇等地。
在火星上,中國的祝融號火星車正朝著10公里外的泥火山前進。科學家推測泥火山可能是地球或火星生命搖籃。
太陽黑子會對地球火山地震造成影響嗎?
我們看到的太陽是一個大火球,這是一個籠統的概念。
利用現代科技,人類觀測到太陽表面呈現出一塊一塊的。它們就像一鍋滾燙的離子湯,不斷上下翻滾,向外散發著光和熱。
我們能看到一塊一塊的黑斑,它們叫太陽黑子。太陽黑子是太陽光球層的磁場現象,由於溫度比其他區域低(3000-4500度左右),它們在可見光下呈現黑暗的斑點。
人們透過長期的觀測總結髮現太陽黑子極小年會出現大地震或者大規模的火山爆發。太陽黑子的平均活動週期為11.2年,今年正處於太陽黑子的活動極小年。至於湯加海底火山爆發,富士山增加的火山口到底和太陽黑子活動有沒有關係,現在誰也不敢斷言。至於其中的聯絡,也只能等待科學家們進一步探索了。
現在我們對太陽系中火山的研究還處於萌芽階段,甚至無法預測地球上火山噴發的準確時間,它們是如何形成演化死亡等等謎團還沒有解開,我們還需要不懈的努力破解這些謎團。至少可以準確預測地球火山爆發,以減少人類的財產損失和各種妻離子散的悲劇。