大气学家模拟系外行星的火山作用:发现金属火山的惊人速度

系外行星的铁火山作用

科学家们一般认为,富含金属元素的小行星形成于原始星子碰撞时,它们在剥离大部分外层物质后,留下了由外而内逐渐冷却固化的内部金属核心,而在冷却过程中,一种由残余熔化的铁、镍和较轻的元素(如硫)组成的液体合金,可能会注入一种被称作“堤坝”(dike)的岩体裂缝进而涌上至天体表面,最后覆盖在位于最上面的岩石层上。

该论文的作者也就是普渡大学(Purdue University)的地球和大气科学系的副教授Brandon C. Johnson介绍说:“我们把这些过程统称为铁火山作用(ferrovolcanism),我们的计算结果也表示,铁火山爆发事件可能会发生在富含金属的小型天体上,特别是在富含硫的熔体以及地幔厚度小于35千米的天体上,或者地幔局部因出现大型陨石撞击坑而变薄的天体上。”研究人员推测,小行星可能由两层组成,也就是内层的金属内核被密度较低的岩质地幔所包裹着。

金属岩浆的流动速度是普通岩浆的十倍

而科学家们从未见过系外行星“铁火山作用”的喷发,基于好奇心,他们建立了自己的实验室。根据北卡罗来纳大学的科学家近日发表在《自然》杂志上的数据表示,铁比岩浆流动得更快更远,除了非常酷的实验结果,这项研究还有助于解释金属系外行星和小行星是如何演变成今日的样子。

科学家们在实验室重现金属火山的过程中发现,金属岩浆的流动速度是普通岩浆的十倍,而且在较浅的通道中分散,阻止了任何高耸的山脉的形成,实验中可以明显地观看到金属与岩石分离的纹路。

科学界所能模拟最近似的金属火山

当然这些实验只是当今科学家们所能模拟最近似的金属火山,若要推测更遥远的小行星,其中运用到的动力学可能要复杂得多,但至少这给科学家在探索宇宙时提供了一个合理的参考框架。

该研究的作者兼地球和大气科学家阿里安娜·索尔达蒂在一份新闻稿中说:“当我们看到与我们不同的世界的图像时,我们仍然会使用地球上所发生的经历比如火山爆发的证据来解释它们,然而,我们在地球上没有广泛存在的金属火山活动,所以我们必须想像这些火山活动在其他星球上可能会是什么样子,这样也才能帮助我们正确地解释图像。 ”

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1172.html