当火山走向金属

立即释放

特雷西·皮克 特雷西_peake@ncsu.edu

在一个主要由金属构成的行星上，火山及其熔岩流会是什么样子呢?北卡罗莱纳州立大学的一项初步研究提供了铁火山活动的见解，可以帮助科学家解释其他世界的景观特征。

火山是由行星表面下部分熔融固体组成的岩浆喷发形成的。在地球上，岩浆主要是熔融的岩石，主要由二氧化硅组成。但并不是每个行星体都是由岩石构成的，有些可能主要是冰，甚至是金属。

北卡罗来纳州海洋、地球和大气科学助理教授阿里安娜·索尔达蒂（Arianna Soldati）说：“低温火山活动是在冰冷的世界上发生的火山活动，我们在土星的卫星土卫二上看到过这种情况。”但铁火山作用，即金属世界的火山活动，尚未被观察到。”

进入16 Psyche，一颗直径140英里的小行星，位于火星和木星之间的小行星带。根据红外和雷达观测，它的表面主要是铁和镍。16“心灵”号是美国宇航局即将执行的一项任务的主题，这颗小行星启发索尔达蒂思考在金属世界上火山活动可能是什么样子。

索尔达蒂说：“当我们看到与我们不同的世界的图像时，我们仍然使用地球上发生的事情——比如火山爆发的证据——来解释它们。”然而，地球上并没有广泛的金属火山活动，因此我们必须想象这些火山活动在其他星球上可能是什么样子，这样我们才能正确地解释图像。”

Soldati定义了两种可能的铁火山作用类型:1型，或纯粹的铁火山作用，发生在完全金属的物体上;第二种是假铁火山作用，发生在混合岩金属体上。

在一项初步研究中，索尔达蒂和锡拉丘兹熔岩项目的同事产生了2型铁火山作用，即当岩浆形成时，金属从岩石中分离出来。

索尔达蒂说：“熔岩项目的熔炉是为熔化岩石而设计的，所以我们使用的是自然存在于熔岩中的金属（主要是铁）。”当你在熔炉的极端条件下熔化岩石时，由于岩石较重，一些铁会分离并沉入底部。通过完全清空熔炉，我们能够看到金属岩浆与岩石岩浆相比的表现。”

金属熔岩流的流动速度是岩石流的10倍，扩散也更薄，形成无数的辫状河道。这种金属也主要从岩石熔岩的前缘流出，在岩石流的下方流动。

索尔达蒂认为，光滑、薄、编织、分布广泛的金属熔岩层，与我们在地球上发现的通常厚而粗糙的岩石流相比，会在行星表面留下截然不同的印象。

索尔达蒂说：“虽然这是一个试点项目，但我们仍然可以说一些事情。”如果16普赛克（16 Psyche）上有火山——或者在另一个金属体上——它们肯定不会像陡峭的富士山，一座标志性的陆地火山。相反，它们可能会有缓坡和宽锥。这就是铁火山的建造方式——稀薄的水流在更远的距离上扩展。”

作品出现在自然通讯. 雪城大学锡拉丘兹熔岩项目的James Farrell、Bob Wysocki和Jeff Karson是这项工作的合著者。

皮克-

编辑须知:下面是一篇摘要。

“通过大规模实验想象和限制铁火山爆发和景观”

DOI:10.1038 / s41467 - 021 - 21582 - w

作者: A. Soldati, North Carolina State University;j。a。法雷尔，r。威索基，j。a。卡森，雪城大学
出版:自然通讯

摘要：
铁火山作用，尚未被直接观察到，是行星火山作用最奇特和鲜为人知的预测表现。锡拉丘兹熔岩项目进行的大规模实验提供了对金属流以及同期金属流和硅酸盐流侵位动力学的见解。在这里，我们发现，在相同的环境条件下，高密度/低粘度金属熔岩的移动速度是低密度/高粘度硅酸盐熔岩的十倍。硅酸盐流的整体形态不受金属流共侵位的显著影响。相反，金属流在很大程度上与硅酸盐流分离，主要发生在硅酸盐流下方的编织通道中，并作为硅酸盐流前沿的低泄压突入。金属硅酸盐流动界面上的湍流相互作用导致两种液体混合，形成侵蚀面和尖锐接触。研究结果对解释太阳系中可能存在的铁火山景观具有重要意义。