木星的卫星木卫一自古以来一直火山活跃

木卫一大气层中的硫和氯同位素表明，在太阳系 45.7 亿年的历史中，它一直处于火山活动状态。

木星的卫星木卫一是太阳系中火山最活跃的天体。

艾奥的火山活动是由于木卫二在木星与其邻近卫星木卫二和木卫三之间的拉动时，内部产生摩擦而产生潮汐加热的结果。

然而，这颗卫星存在如此广泛的火山活动多久了，目前尚不清楚。

由于月球目前的火山活动水平，木卫一的表面不断被改造，只留下了其历史上最近一百万年的地质记录。

对木卫一大气中挥发性元素的稳定同位素测量可以提供有关木卫一火山活动历史的信息。

“木卫一是木星的卫星，是太阳系中火山最活跃的天体，”GNS Science 的火山流体地球化学家埃里·休斯 (Ery Hughes) 博士说。

“木卫一与木星的另外两颗大卫星——木卫二和木卫三存在轨道共振。”

“木卫三每绕木星一周，木卫二绕木星绕一圈，木卫一绕木星绕四圈。”

“这种结构导致艾奥绕木星的轨道是椭圆形的而不是圆形的，周期性地改变木星对艾奥的引力。”

“引力的这种变化导致了木卫一的潮汐加热，就像月球在地球上引起潮汐，然后引发火山活动一样。”

“然而，目前尚不清楚木卫一上是否发生了长期的火山活动，也不清楚这种行为在木卫一 45.7 亿年的历史中可能发生了怎样的变化。”

“木卫一的火山活动规模如此之大，以至于木卫一的表面一直在更新，几乎没有留下过去的痕迹。”

“幸运的是，研究硫及其同位素使我们能够及时探测木卫一的过去。”

在这项新研究中，休斯博士、加州理工学院研究员凯瑟琳·德克莱尔博士和他们的同事使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)来观察木卫一稀薄大气中的气体，并确定硫和氯的稳定同位素放射性。承载分子。

科学家们发现，与太阳系的平均值相比，这两种元素的重同位素高度丰富，这是由于随着材料在木卫一内部和大气之间不断循环，上层大气中的轻同位素损失了。

研究结果表明，木卫一在脱气和回收过程中损失了 94% 至 99% 的硫。

这需要木卫一在其整个生命周期中都保持目前的火山活动水平。

“硫磺通过火山作用的潮汐加热从木卫一内部释放到大气中，”休斯博士说。

“由于木星的磁层，一些硫磺流失到太空中，一堆带电粒子围绕木星旋转，不断撞击木卫一的大气层。”

“留下的硫最终被埋回木卫一内部，准备重新开始循环。”

“同一元素的同位素彼此具有不同的重量，因此在这个循环中的表现可能略有不同。”

“事实证明，丢失到木卫一太空中的硫的同位素比回收回木卫一内部的硫要轻一些。”

“正因为如此，随着时间的推移，木卫一上留下的硫的同位素变得越来越重。重多少取决于火山活动发生的时间。”

“我们在木卫一大气中发现的重同位素硫远多于太阳系平均水平。这要求木卫一失去几乎所有的原始硫。”

“根据数值模型，这意味着木卫一的火山活动已经持续了数十亿年，这意味着潮汐加热和轨道共振在木卫一历史的大部分时间里都在发生。”

“未来，大气中硫同位素组成的变化可能有助于我们量化木卫一上的平均潮汐加热速率。”

该研究发表在《科学》杂志上。