美国国家航空航天局麦哲伦号数据揭示金星最新的火山活动

这个由计算机生成的金星表面三维模型显示了西夫蒙斯火山，该火山有持续活动的迹象。意大利研究人员利用美国宇航局麦哲伦任务提供的数据，在 20 世纪 90 年代初航天器绕金星运行时探测到了火山爆发的证据。图片来源：NASA/JPL-Caltech

这是第二次观测到金星近期火山活动的直接地质证据。意大利的科学家分析了美国国家航空航天局麦哲伦任务的档案数据，揭示了金星表面的变化，这些变化显示了新岩石的形成，而这些新岩石是由熔岩流形成的，熔岩流与金星轨道上的火山喷发有关。

麦哲伦号"由美国宇航局位于南加州的喷气推进实验室（JPL）管理，它在 1990 年至 1992 年期间绘制了金星表面 98% 的地图，其生成的图像是迄今为止金星上最详细的图像。

"以这些地图为指导，我们的研究结果表明，金星上的火山活动可能远比以前想象的要活跃，"领导这项研究的意大利佩斯卡拉达农齐奥大学的达维德-苏尔卡内塞说。"通过分析我们在金星上两个地点观测到的熔岩流，我们发现金星上的火山活动可能与地球上的火山活动相当"。

在这个由计算机生成的金星表面三维透视图中，显示的是马特蒙斯（Maat Mons）。视角位于马特蒙斯以北 634 公里（393 英里）处，高出地形 3 公里（2 英里）。熔岩流在前景所示的断裂平原上绵延数百公里，一直延伸到Maat Mons的底部。美国宇航局麦哲伦任务合成孔径雷达数据与雷达测高相结合，绘制出了地表的三维地图。该视角中的垂直比例尺夸大了 10 倍。资料来源：NASA/JPL

麦哲伦号合成孔径雷达的图像显示，金星赤道附近与马特蒙斯火山相关的一个喷口发生了变化。这些雷达图像被证明是金星近期火山爆发的首个直接证据。通过比较麦哲伦雷达图像的时间变化，2023 年研究报告的作者发现了金星地表下熔岩外流造成的变化，这些熔岩填满了喷口的火山口，并顺着喷口的斜坡溢出。

科学家通过研究活火山来了解行星内部如何塑造其地壳、推动其进化并影响其宜居性。最近在金星上发现的火山活动为了解金星的历史以及金星为什么会走上与地球不同的进化道路提供了宝贵的资料。

雷达背向散射

在这项发表在《自然-天文学》杂志上的新研究中，研究人员同样关注了麦哲伦合成孔径雷达的档案数据。雷达发出的无线电波穿过金星厚厚的云层，然后从金星表面弹回航天器。这些反射的雷达信号被称为"反向散射"，携带着它们遇到的岩石表面物质的信息。

研究的两个地点分别是 Eistla Regio 的 Sif Mons 火山和 Niobe Planitia 的西部，那里有许多火山地貌。通过分析 1990 年和 1992 年从这两个地点接收到的反向散射数据，研究人员发现，在后来的轨道上，雷达信号强度沿某些路径有所增加。这些变化表明有新的岩石形成，很可能是这两年期间火山活动产生的凝固熔岩。但他们也考虑了其他可能性，如存在微沙丘（由风吹沙形成）和可能干扰雷达信号的大气效应。

这张麦哲伦全分辨率马赛克照片以北纬 12.3 度、东经 8.3 度为中心，显示了金星埃斯特拉地区 160 公里（96 英里）乘 250 公里（150 英里）的区域。突出的圆形特征是火山圆顶，直径 65 公里（39 英里），顶部宽阔平坦，高度不到 1 公里（0.6 英里）。它们有时被称为"薄饼"穹顶，是金星上由粘性熔岩形成的一类独特的火山喷出物。这些地貌中常见的裂缝和凹坑是熔岩冷却和流出的结果。粘性较低的熔岩流从东北方向的穹顶喷向图像西南角的另一个大穹顶。图片来源：NASA/JPL

为了帮助确认新岩石，研究人员分析了麦哲伦号的测高（地表高度）数据，以确定地形的坡度和熔岩流过的障碍物位置。

研究报告的合著者、罗马萨皮恩扎大学的马尔科-马斯特罗吉塞佩（Marco Mastrogiuseppe）说："我们将这些信号解释为沿着斜坡或火山平原流动的熔岩流，它们可以像流体一样绕过盾状火山等障碍物。"在排除了其他可能性之后，我们确认我们的最佳解释是，这些是新的熔岩流。"

以地球上的岩流作为对比，研究人员估计这两个地方喷发出的新岩石平均深度在 10 到 66 英尺（3 到 20 米）之间。他们还估计，Sif Mons 火山喷发产生了大约 12 平方英里（30 平方公里）的岩石，足以填满至少 36000 个奥林匹克大小的游泳池。Niobe Planitia 火山喷发产生了约 17 平方英里（45 平方公里）的岩石，足以填满 54000 个奥林匹克游泳池。相比之下，地球上最大的活火山夏威夷莫纳罗亚火山 2022 年的喷发产生的熔岩流足以填满 10 万个奥林匹克游泳池。

"这项令人兴奋的工作提供了金星上新熔岩流火山变化的另一个例子，增强了罗伯特-赫里克博士和我去年报告的喷口变化，"JPL高级研究科学家、2023年研究的共同作者斯科特-亨斯利（Scott Hensley）说。"这一结果，再加上之前发现的当今地质活动，让行星科学界更加期待未来的金星任务。"

在开始金星之旅之前，美国宇航局的麦哲伦号航天器在地球轨道上由亚特兰蒂斯号航天飞机的 STS-30 任务释放。1989年5月4日拍摄的这张照片显示，麦哲伦号是第一艘从航天飞机上发射的行星航天器。图片来源：美国国家航空航天局

了解火山

亨斯利是美国国家航空航天局（NASA）即将进行的VERITAS任务的项目科学家，而马斯特罗吉塞佩则是其科学团队的成员。VERITAS是金星发射率、无线电科学、合成孔径雷达、地形学和光谱学的缩写，计划于下个十年初发射，使用最先进的合成孔径雷达绘制三维全球地图，并使用近红外光谱仪了解金星表面由什么构成，同时跟踪火山活动。此外，该航天器还将测量金星的引力场，以确定其内部结构。

JPL 高级科学家兼 VERITAS 首席研究员苏珊娜-斯姆雷卡（Suzanne Smrekar）说："我们的国际同行对金星近期火山活动的这些新发现，为我们在 VERITAS 到达金星后应该瞄准的区域类型提供了令人信服的证据。我们的航天器将拥有一整套识别表面变化的方法，这些方法比麦哲伦图像更全面、分辨率更高。即使在分辨率较低的麦哲伦数据中也能找到活动的证据，这为彻底改变我们对这个神秘世界的认识提供了巨大的潜力"。

参考文献：Davide Sulcanese、Giuseppe Mitri 和 Marco Mastrogiuseppe 所著《麦哲伦雷达揭示金星上持续火山活动的证据》，2024 年 5 月 27 日，《自然-天文学》。

DOI: 10.1038/s41550-024-02272-1

美国国家航空航天局（NASA）的VERITAS任务是2021年根据NASA的发现计划选定的。任务合作伙伴包括洛克希德-马丁航天公司、意大利航天局、德国航空航天中心和法国国家空间研究中心。发现计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心的行星任务计划办公室负责管理，隶属于位于华盛顿的美国国家航空航天局科学任务局行星科学部。

编译来源：ScitechDaily