天文学家在金属小行星上寻找铁火山作用

随着诸如Psyche之类的金属小行星冷却并凝固，铁火山可能已经喷发到其表面。（埃琳娜·哈特利的插图）

人们认为金属小行星是从漂浮在太空中的铁水开始的。似乎这还不够奇怪，科学家现在认为，当金属冷却并凝固时，喷出液态铁的火山可能已经通过固态铁壳喷发到了小行星的表面。

这种情况是由圣克鲁斯大学行星科学家的分析得出的，他的调查在一定程度上是由于美国宇航局计划对太阳系中最大的金属小行星普赛克进行探测而提出的。地球与行星科学教授弗朗西斯·尼莫（Francis Nimmo）说，他对铁小陨石的分析表明的金属小行星的组成很感兴趣，因此他让研究生Jacob Abrahams研究了小行星如何冷却和凝固的一些简单模型。

尼莫说：“有一天他转向我说，‘我认为这些事情将会爆发。”“我以前从没想过，但这是有道理的，因为在稠密的地壳下面有一个漂浮的液体，所以液体想流到顶部。”

研究人员在一篇论文中描述了他们的发现，该论文已被发表在《地球物理研究快报》上并可以在线获得。

金属小行星起源于太阳系历史的早期，当时行星开始形成。可能会发生灾难性碰撞的原行星或“行星”被剥夺其多岩石的外层，从而暴露出熔融的富含铁的核。在寒冷的太空中，这种液态金属斑点将迅速开始冷却并凝固。

Nimmo说：“在某些情况下，它会从中心向外结晶，而不会发生火山作用，但有些会从上到下结晶，因此您会在表面上得到一层固态的金属片，下面带有液态金属。”

至于铁火山的外观，亚伯拉罕斯说，这取决于熔体的成分。他说：“如果主要是纯铁，那么低黏度的地表流就会喷成薄薄的薄层，所以没有什么比你在夏威夷看到的稠粘稠的熔岩流更远了。”“在另一个极端，如果混入了轻元素，并且气体迅速膨胀，则可能会有爆炸性的火山作用，可能在地表留下凹坑。”

NASA的Psyche任务计划于2022年发射，并于2026年到达小行星。研究人员可以寻找的过去火山作用的迹象包括表面材料的颜色或成分的变化，以及可能看起来像火山喷口的特征。亚伯拉罕斯说，大的火山锥可能不太可能。

不幸的是，由于金属小行星在形成后很快就会凝固，因此有足够的时间（数十亿年）使火山作用的任何表面特征退化。“目前尚不清楚它们的外观，”亚伯拉罕斯说。

研究人员说，寻找金属小行星上铁钒铁证据的最佳机会实际上可能来自研究地球上已经存在的铁陨石。

尼莫说：“这些金属陨石很多，现在我们知道了我们要寻找的东西，我们可能会发现其中有火山爆发的迹象。”“如果物质喷发到表面上，它将非常快地冷却，这将反映在陨石的成分中。逸出的气体可能会在其中留下孔。”

当他们在最近的月球和行星科学会议上介绍他们的发现时，亚伯拉罕斯和尼莫发现，另一个研究小组已经独立得出有关铁钒酚血症可能性的类似结论。

亚伯拉罕斯说：“这不是一个令人震惊的想法，但是我们之前从未考虑过铁火山作用，因此，进行调查是一件新颖而有趣的事情。”

这项研究得到了美国宇航局的部分支持。

出版物：雅各布·N·H·亚伯拉罕斯和弗朗西斯·尼莫，《金属小行星上的铁火山》，《地球物理研究快报》，2019年； doi：10.1029 / 2019GL082542