系外行星的鐵火山作用

科學家們一般認為,富含金屬元素的小行星形成於原始星子碰撞時,它們在剝離大部分外層物質後,留下了由外而內逐漸冷卻固化的內部金屬核心,而在冷卻過程中,一種由殘餘熔化的鐵、鎳和較輕的元素(如硫)組成的液體合金,可能會注入一種被稱作「堤壩」(dike)的岩體裂縫進而湧上至天體表面,最後覆蓋在位於最上面的岩石層上。

該論文的作者也就是普渡大學(Purdue University)的地球和大氣科學系的副教授Brandon C. Johnson介紹說:「我們把這些過程統稱為『鐵火山作用』(ferrovolcanism),我們的計算結果也表示,鐵火山爆發事件可能會發生在富含金屬的小型天體上,特別是在富含硫的熔體以及地幔厚度小於35千米的天體上,或者地幔局部因出現大型隕石撞擊坑而變薄的天體上。」研究人員推測,小行星可能由兩層組成,也就是內層的金屬內核被密度較低的岩質地幔所包裹著。

金屬岩漿的流動速度是普通岩漿的十倍

而科學家們從未見過系外行星「鐵火山作用」的噴發,基於好奇心,他們建立了自己的實驗室。根據北卡羅來納大學的科學家近日發表在《自然》雜誌上的數據表示,鐵比岩漿流動得更快更遠,除了非常酷的實驗結果,這項研究還有助於解釋金屬系外行星和小行星是如何演變成今日的樣子。

科學家們在實驗室重現金屬火山的過程中發現,金屬岩漿的流動速度是普通岩漿的十倍,而且在較淺的通道中分散,阻止了任何高聳的山脈的形成,實驗中可以明顯地觀看到金屬與岩石分離的紋路。

科學界所能模擬最近似的金屬火山

當然這些實驗只是當今科學家們所能模擬最近似的金屬火山,若要推測更遙遠的小行星,其中運用到的動力學可能要複雜得多,但至少這給科學家在探索宇宙時提供了一個合理的參考框架。

該研究的作者兼地球和大氣科學家阿里安娜·索爾達蒂在一份新聞稿中說:「當我們看到與我們不同的世界的圖像時,我們仍然會使用地球上所發生的經歷比如火山爆發的證據來解釋它們,然而,我們在地球上沒有廣泛存在的金屬火山活動,所以我們必須想像這些火山活動在其他星球上可能會是什麼樣子,這樣也才能幫助我們正確地解釋圖像。」

圖片來源:futurism

資料來源:DAN ROBITZSKI(2021,MAR 20).HERE’S WHAT A METAL VOLCANO WOULD LOOK LIKE .Futurism

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