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火山是地球“特有”的吗?

发布时间: 2019-05-08 15:46:32   作者:   来源:   浏览次数:

 

在人类赖以生存的地球上,有1500多座活火山。我国有吉林省长白山天池、龙岗火山,黑龙江省五大连池、镜泊湖火山,云南省腾冲火山,海南省琼北火山,新疆阿什火山,内蒙古阿尔火山,台湾大屯火山和龟山岛火山等活火山。火山造就了优美风景、肥沃土地和矿产资源,但也给人类造成了巨大灾难。火山并非地球独有,也存在于太阳系许多星球上。

长白山天池火山国家地质公园5A景区

公元79年意大利维苏威火山喷发摧毁庞贝古城

01金星

金星是距离地球最近的具有火山喷发特征的行星,从大小、密度、物质组成等方面来看,金星是所有行星中最像地球的一个星球。它既有广泛分布的熔岩平原,也有中心式大、中、小型喷发火山,火山数量仅次于地球。大约90%的金星表面由玄武质熔岩形成,巨大规模的熔岩流蜿蜒覆盖在金星表面,还有很多直径数百千米的盾状火山,另外还有圆锥形的火山。巨型火山常位于金星表面凸出的地方,目前共发现有168座巨型火山,其下方通常有“热斑”,就是行星表面下岩浆上涌的地方。金星上最高的火山名为“玛亚特”,高达8千米,相当于珠穆朗玛峰。此外,还有许多直径数百千米的环形泡,它们都是地下热量上涌的结果。

金星上的火山

1978年,天文学家曾观察到,在金星的北半球上出现奇怪的闪光,认为那是发生了一次火山爆发。同年,“先驱号”太空船在金星上检测到了高浓度的二氧化硫,这是一种火山气体。后来,“麦哲伦号”太空船发现金星表面覆盖着成百上千座火山。虽然金星很可能正处于火山频发期,但是到目前为止人类还从未真正观察到金星上的火山爆发。

尽管金星与地球较为相似,但金星的“地壳”与地球很不相同,导致二者的火山喷发方式、类型及过程存在差异。地球的地壳不是一个整体,而是分为六大板块,称为板块构造。板块俯冲作用使沉降到地幔中的地壳通过融化消耗了地球内部的热能,还有不少热能通过火山喷发消耗了。而金星没有板块构造,“地壳”似乎是一个整体。那么金星的内部又是通过什么方式冷却呢?原来,金星表面位于热斑上的巨型火山和环形泡正是金星散发内部热量的通道,通过火山喷发带走了金星内部积蓄的热能。金星表面很可能会周期性地发生沸腾,导致大量熔岩从火山口或环形泡涌出,从而形成绵延数百千米的火山平原。

02 火星

火星上的火山分布不均匀,主要集中分布在四个区域,但火星上的火山很有特色,其中包括太阳系中最大的火山——奥林帕斯火山。该火山的底部是火山盾,顶部有破火山口。该火山凸起25千米,面积比夏威夷群岛还大。奥林帕斯火山形成于亚马逊纪(距今最近的年代)早期,目前尚未观察到进行中的火山活动。

火星上的盾状火山由流动性高的玄武质熔岩长期喷发累积而成,造成平缓的坡度,类似地球夏威夷的冒纳罗亚火山。由于火星没有板块运动,火山底下的热点能维持固定,使火山持续累积熔岩而增高。而地球由于有板块运动则会形成火山岛链,如夏威夷-帝王岛链。山顶的破火山口是地下岩浆库排空之后顶部塌陷而形成,上方地表受拉张形成正断层条纹。

除上述火山地貌外,火星上还分布有较为广泛的火山平原,由赫斯佩里纪和亚马逊纪形成的火山熔岩组成,其成分主要为玄武岩,少量安山岩。

奥林帕斯火山

03 水星和月球

水星上的火山喷发早在几十亿年前,也就是在水星形成的早期就已经停止了。

举头遥望明月,不难发现月球上那一大片蓝黑色的斑痕,古人认为那是月球上水的海洋,于是称它们为“月海”。事实上,它们都是最普通的火山岩——玄武岩,是远古时代火山作用的产物。月球上一些线状延伸的山岭、光滑的平原、穹窿等地貌的形成也与火山作用有关。月球上的火山活动主要集中在38-30亿年,之后火山活动迅速减弱,当前没有发现正在进行的火山活动。

水星上的火山

月球上的火山

水星和月球与地球、金星和火星相比都很小。物理学有个黄金规律,可适用于行星上的火山活动,那就是小物体的冷却比大物体快。由于水星和月球的冷却比地球和金星早,所以它们的火山活动也很早就销声匿迹了,其中,月球于8亿年前就停止了火山活动。由于水星和月球个头小,形成时保留的原始热能和放射性同位素也少,不能提供更多的内部热能,因此水星和月球都在冷却后形成了很厚的固体外壳,内部融化的岩浆也就受困于坚硬的外壳之下,被永久地封闭起来。

04 木卫一艾奥(Io)

木卫一是太阳系火山活动最剧烈的天体。它的热流比地球高得多,火山喷发熔岩比地球的火山喷发熔岩要炽热。木卫一上有400多座活火山。与类地行星相似,木卫一表面由硅酸盐组成。而与类地行星不同的是,木卫一剧烈的火山活动并非由内部的放射性元素衰变产生,而是来自潮汐散逸。潮汐应力产生的热量远大于正常放射性衰变释放的热量。木星巨大的引力引发木卫一的固体潮,潮汐作用使木卫一的形状不断改变,由此在天体内部摩擦或是潮汐散逸,进而形成潮汐加热。潮汐加热是导致木卫一强烈火山活动的关键。

木卫一山脉相对较少,表面以广阔的火山平原为主。硅质岩浆以及岩浆中的硫磺和硫化物造成了木卫一表面的斑斓色彩。

“旅行者一号”探测器拍摄的木卫一照片(左)与建立的模型(右)

 

木卫一上的火山喷发柱高达数百千米。1979年3月,旅行者号探测器拍摄到了木卫一上一个巨大的火山喷发柱(左图左侧上较小的新月状物体),这表明木卫一现在的火山活动仍然非常剧烈。从1979年旅行者号到1996年伽利略号的第一次观测,普罗米修斯火山前缘的熔岩就流动了75至95千米。1997年夏季,木卫一表面皮兰火山的一次巨大的喷发所释放的火山云层,达到该卫星表面上空140千米,产生了超过3500千米长的新鲜熔岩流。在2007年2月26日,新视野号探测器在经过木星前往冥王星的途中,拍摄到特瓦史塔火山喷发,喷发柱高达330千米。

05其它星球

冥王星、谷神星、土卫二、土卫六(泰坦)、海卫一、木卫二、木卫三、木卫四上有冰火山活动。它们喷出的不是岩浆或硫化物,而是水、氨、氮、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等。火山能量来自万有引力、放射性衰变、潮汐摩擦作用、太阳能加热。

1989年“旅行者2号”探测器在飞掠海王星卫星海卫一时

观测到的冰火山喷发

 

火山活动在地外星球的演化和外形塑造上扮演着重要角色,活动火山的存在是一个星球具有“生命力”的重要标志,证明这个星球相对比较年轻。地球上的火山虽然给人类带来巨大灾难,但也表明了这个星球的活力。如果地球没有了火山,那么我们的地球也将变得没有生机。火山喷发无法阻止,但是不断提高火山灾害防治能力,将可以有效减轻火山灾害。

 

 

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