

地球上的熔岩湖是巨大的熔融岩石大锅,你绝对不应该往里面扔垃圾。(友情提示:你也不应该跳进熔岩湖。你会死的。)
但尽管地球上的熔岩湖令人印象深刻又令人恐惧,它们与洛基火山口(Loki Patera)相比简直不值一提。洛基火山口位于木星的卫星木卫一上,直径达127英里,覆盖面积超过8300平方英里——这比安大略湖还要大。
在一项周三发表于《自然》杂志的研究中,研究人员利用一台巨型望远镜和木星卫星的运行轨迹,以前所未有的细节观测了这个熔岩湖,并从数百万英里外对其进行了温度测量。
木卫一本身是太阳系中火山活动最活跃的天体。它的内部不断受到木星及其更大卫星的引力拉扯而加热。这种潮汐加热使内部保持熔融状态,并确保月球大片地壳的下方就是熔岩。
熔岩喷涌到地表,从短暂的喷发到像洛基火山口这样更稳定的熔岩湖,在木卫一的地表点缀着明亮的斑点。通过观察这些斑点发出的红外线,研究人员可以测量火山地貌散发出的热量。在之前的研究中,火山学家注意到洛基火山口的温度会波动,大约每500天就会变亮一次。现在,他们对原因有了更深入的了解,这都要归功于木星的另一颗卫星——欧罗巴。
2015年3月8日,欧罗巴从木卫一和地球之间经过,暂时挡住了来自洛基火山口到达地球的红外线,这一事件被称为掩星(与日食非常相似)。“这是一场由物理定律编排的优雅行星之舞,”该研究的作者之一Ashley Davies说。
由于熔岩湖面积巨大,使用双子望远镜的研究人员能够隔离并测量熔岩湖不同区域的温度,因为欧罗巴挡住了周围区域的杂散光。他们发现,熔岩在湖的东南角最热,西北角则相对较冷。
有了这些信息,他们能够对伽利略号探测器和地面望远镜观测到的奇怪温度波动进行解释。似乎周期性地,熔岩湖表面的熔岩会形成一层硬壳,冷却成致密的团块,然后下沉,从而暴露下方的更热熔岩。通过测量木卫一上的温度,并将其与地球上熔岩湖的冷却速率进行比较,研究人员不仅可以确定洛基火山口熔岩的温度,还能确定其年龄。
“如果洛基火山口是一个熔岩海,它的面积就比地球上典型的熔岩湖面积大一百万倍以上,”该研究的主要作者Katherine de Kleer在声明中说。“在这种情况下,冷却的硬壳部分会下沉,露出下面的炽热岩浆,导致红外线变亮。”

熔岩以两种波的形式冷却,一种从湖的北部逆时针方向移动,另一种顺时针方向移动,两者都从湖中心岛屿的相对两侧开始。
活动波以相对缓慢的速度跨越熔岩湖——大约每天一公里——尽管它们大致同时开始,但开始时间略有不同。Davies说,这可能是因为湖的每个区域都有两个独立的岩浆来源,其成分或气体含量不同,导致冷却的硬壳下沉速率也不同。
木卫一上的熔岩湖对火山学家来说有很多有趣之处。首先,它们的行为告诉我们一些关于我们自身过去的信息。
“在地球遥远的过去,火山活动比现在普遍得多,”Davies说。“地球、月球、火星和金星都曾经历过巨大的喷发事件。”
但详细的测量也让我们更了解潮汐加热,即使木卫一保持如此高温的引力作用。这尤其有趣,因为类似的力也在木卫一的邻居盖尼米德和欧罗巴上起作用——它们被认为是我们在寻找生命的持续过程中很有希望的候选者。
这本身也是一个引人入胜的话题。研究人员计划在2021年欧罗巴再次掩食木卫一时,再次观测这个熔岩湖。