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美國加州理工學院（California Institute of Technology）的行星科學家德克利爾（Katherine de Kleer）率領的研究團隊近期發表研究成果，顯示最靠近木星的衛星伊歐（Io），也就是「木衛一」長期有火山活動、持續塑造星球表面，甚至可能自太陽系誕生這45.7億年來皆是如此。這篇報告於今（2024）年4月18日在《科學》（Science）期刊發表，對於尋找外星生命及理解火山衛星和行星（包括地球）的理解具有重要影響。
 
木衛一是太陽系中火山活動最活耀的地方，它的表面有數百座活火山，且持續被流動的熔岩和火山煙塵所覆蓋，隱藏了它形成歷史的實體證據，這使得研究木衛一在過去相當困難。過往研究已發現木衛一和木星的軌道，與鄰近的兩個衛星歐羅巴（Europa）和甘尼米德（Ganymede）的軌道同步，它們之間的重力交互作用使木衛一的軌道呈現為橢圓形，並定期擠壓木衛一的中心，導致摩擦與加熱。
 
當木衛一的火山爆發時，會將富含硫的氣體噴發到大氣中。德克利爾研究團隊利用這些硫追蹤木衛一的長期變化，他們使用位於智利的阿塔卡馬大型毫米／次毫米陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）無線電望遠鏡來測量木衛一大氣中的硫排放，並計算了兩種硫同位素，較輕的硫－32和稍重的硫－34之間的比例。
 
他們的觀察結果顯示，木衛一已經失去了最初釋放94∼99％的硫。在木衛一大氣的上層，硫同位素的比例稍微偏向較輕的同位素，這些富含硫－32的氣體每秒被剝離大約一噸。這種差異經過數十億年累積，使得木衛一的整體硫組成變得更重。德克利爾的團隊根據硫－32流失的速度推算，認為木衛一的火山可能從開天闢地誕生以來就一直在爆發。
 
這項研究也驗證了其他的推測，顯示木衛一、歐羅巴、甘尼米德等木星的衛星可能自太陽系誕生或是之後沒過多久就一直被困在與現在相同的軌道重力互動。這代表歐羅巴可能也經歷相同程度與時間長度的拉扯與加熱。而這數十億年的持續加熱，則更增強過去科學家推測歐羅巴地底有海洋長期存在，且有機會維持生命適居性的可能性。
 
木衛一上流動的熔岩比地球現在可觀察到的岩漿溫度要高得多，而地球早期歷史被認為有一段時間有相似的表面岩漿大規模流動。因此，木衛一的火山活動為我們提供了一個窗口，讓我們更深入了解火山活動和地球的早期歷史。木衛一的研究揭露了前所未見的長時間、劇烈的火山活動，未來進一步的探索將能幫助我們揭示其他火山世界，包括我們自己所住星球的未知歷史。

 
新聞來源
1. Kleer, K. et al. (2024), Isotopic evidence of long-lived volcanism on Io. Science, eadj0625
2. Wild, S. (18 April 2024). Violent volcanoes have wracked Jupiter's moon Io for billions of years. Nature. https://www.nature.com/articles/d41586-024-01138-w