扎巴巴火山

**札巴巴火山** （Zamama）是木星的衛星 - 木衛一上一座活躍的火山中心，該火山中心於 1979 年「旅行者 1 號」飛掠後爆發，成為此代人一生中少數所知的外星復甦火山之一。「伽利略號探測器」進一步的分析和研究有助於全面了解木衛一的火山活動。根據「伽利略探測器」定位，札巴巴火山位於木衛一北緯 21 度、西經 173 度處，包括一道長 150 公里（93 英里）、溫度 1100 K（攝氏 830 度、華氏 1520 度）的「裂隙補給型」熔岩流。該火山中心具有爆炸性噴發和溢流式噴發的特點，它的熔岩流似乎源於「普羅米修斯型」火山。

「伽利略探測器」安裝了一系列收集和分析木衛一表面火山活動的遙感儀 - 近紅外測圖光譜儀 (NIMS)、固態成像儀 (SSI)、偏振光輻射計 (PPR) 等。由於沒有從木衛一採集到樣本，因此，所有的解釋都是通過研究「伽利略」數據中的反照率效應、形態和 / 或光譜變化等得出的。此外，地貌分析被謹慎地應用於這類特殊行星結構的研究。1979 年，國際天文聯合會以巴比倫神話的基什守護神 —「札巴巴」（Zababa），又稱作「札瑪瑪」（Zamama）命名該火山。

## 「旅行者」和「伽利略」探測器的任務概述

從木衛一獲取的大部分數據都是從軌道成像的地貌學解釋中得出的，「旅行者 1 號」和「伽利略」都使用了熱遙感來完成這項任務，熱遙感是遙感的一個分支，主要承擔處理和解釋電磁 (EM) 頻譜的熱紅外 (TIR) 區段數據。 札巴巴火山是木衛一上 61 座活躍的火山中心或「熱點」之一，它們都被「旅行者號」、「伽利略號」及地面觀測站觀測到。札巴巴火山首先由「伽利略探測器」所發現，並確定了它的兩種火山活動類型：持續性和偶發性。近紅外測圖光譜儀檢測到札巴巴火山的活動至少已持續了一年以上，因此，它被認為是持久型。但近紅外測圖光譜儀觀察過它九次，僅檢測到五次，這種較低的檢出率可能是由於觀測受限或火山活動暫時減弱之故。

## 札巴巴火山活動

### 火山地形

建立木衛一的地形圖是在木星所有衛星中最具挑戰性的，有兩種技術可用於製作木衛一地形圖，如「三維」立體攝影測量（SP）和「二維」光電測斜法（PC），木衛一火山的特徵很差，因為它們的火山構造不同於研究得很好的行星火山，比如火星上的火山。在木衛一上發現了兩種常見的流場形態：

* 大範圍的不規則熔岩流（熔岩流被）
* 中心向外輻射狀流場。

 

札巴巴活動火山中心的形態特徵是中心向外輻射的流場，在該區域中坐落了多座陡峭的盾狀火山：

* 「札巴巴 A」位於北緯 18°、西經 175° 處，根據電腦估算它寬約 40 公里 (25 英里)、高 1.5 公里 (0.93 英里)，平均坡度 40°，向東延伸約 140 公里 (87 英里) 並超出可視的陡峭盾狀火山邊界。「札巴巴 A」是札巴巴流場的發源地，火山活動的來源，既有矽質的，也有硫化物的，雖然扎巴巴火山發源於普羅米修斯型地函柱。
* 「札巴巴 B」位於「札巴巴 A」東南 75 公里 (47 英里) 處，約 40 公里 (25 英里) 寬、1-1.5 公里 (0.62-0.93 英里) 高，高度來自電腦對陰影的測量。
* 「札巴巴 C」位於北緯 15°、西經 170° 處，距札巴巴火山中心東南 175 公里 (109 英里)，計算機測得的高度約 250 米 (820 英尺)，坡度介於 3°-5° 之間。

### 表面變化

1979 年「旅行者 1 號」探訪期間，札巴巴火山中心似乎處於非活躍狀態，或可能被沃隆德火山的沉積物掩埋。相比之下，「伽利略」觀測期間，札巴巴火山中心卻是一個非常活躍的熱點。在固態成像儀拍攝的圖像中，札巴巴火山中心顯示了三處明顯的表面變化，顯示它們是位於黑色熔岩流，直徑約 370 公里 (230 英里) 的明亮光環，此外，在中間突出的噴發流北面及東北沉積了新的黑色環。首先，這次最突出的中央噴發發生在北緯 18°、西經 171° 處，總計有 13.6 萬平方公里 (5.3 萬平方英里) 的區域發生了改變； 第二，一次新的噴發導致西側的中央黑色沉積物變寬，新的亮環沿著熔岩流邊緣沉積下來，總計約 3.7 萬平方公里 (1.4 萬平方英里) 的區域受到影響；第三，當「伽利略」號在環繞木星的第 14 個軌道上運行時，扎巴巴的第三束羽流正在活躍地噴發，新沉積物漫延了 150±5 公里 (93.2±3.1 英里) 併集中在噴發中心東面，涉及範圍約 9.6 萬平方公里 (3.7 萬平方英里)。

### 溫度

「伽利略探測器」近紅外測圖光譜儀採集了用於分析噴發強度的數據，並通過雙溫模型測定其溫度和噴發強度。模型表明札巴巴火山溫度為 1173±243K (攝氏 900±243°；華氏 1652±437°)。含高矽的火山碎屑流溫度可達攝氏 (1470 K；華氏 2190°)，而札巴巴火山溫度也如此之高，表明它為矽質岩漿，但目前尚缺乏可用作成分分析的扎巴巴火山岩漿樣本。

### 成分

札巴巴熔岩流顯示，它是一座帶中央噴口和裂谷帶 (rift zone) 的盾狀火山，該裂谷帶似乎為「伽利略號」所見到的黑色流場提供了來源。該流場靠近中心處時變窄變薄，越遠離中心則越寬闊，這種現象可能緣於從火山邊緣到附近平原之間的坡度變化。由於硫質岩漿成分或矽酸鹽岩漿被硫質沉積物覆蓋之故，從中心噴口流出的是明亮的流體。不過，該火山噴出的熔岩成分仍然很神秘。

### 火山參數

近紅外測圖光譜儀的數據分析確定了木衛一上火山熱排放的可變性，尤其是札巴巴火山在 1038 天（1996 年 6 月 28 日至 1999 年 5 月 2 日）的活動過程中，結果顯示：

* 平均體積噴出速率在周期開始時降低，表明噴發活動減弱，或舊的熔岩流表面已冷卻。而後，火山活動增強，預示著火山爆發的開始；
* 在札巴巴火山觀察到的總噴發強度為 1.25×1019 焦耳；
* 平均噴發強度為 139.8 吉瓦；
* 該時期噴出的熔岩總量為 3.5±1.4 公里 3(0.84±0.34 英里 3)；
* 平均噴出的熔岩量為 39.4±15.5 米 3/ 秒 (1390±550 英尺 3/ 秒)

## 對比與演變

### 愛奧尼亞火山和地球火山的比較

* 與木衛一上各種類型的噴發相比，札巴巴火山的體積排放率較低；
* 與夏威夷基拉韋厄火山等地球火山相比，札巴巴火山的噴發強度則更大；
* 總體來看，與同一噴發類型的火山相比，木衛一火山的噴發體積通量和活動範圍比地球上的更大。

### 愛奧尼亞盾狀火山的演化

大多數愛奧尼亞火山開始時都是陡峭的盾狀火山，經過一段噴發構造階段後，中央區崩塌形成一個破火山口。由於陡峭的盾狀火山還不曾觀測到內部坍塌的火山口，表明坍塌後陡峭火山沒得到改造，這可能與溫度變化、噴發速率和 / 或熔岩成分等各種變量有關。未能改造的盾狀火山肇因，主要是無法獲取岩漿房源源不斷的岩漿支持。這些解釋可能是一種預示，當前的盾形火山將遵循這一模式並轉化成火山口 - 成為一個噴發點。

## 未來的探索

2013 年威廉士 (Williams) 提出了未來木衛一觀測所需的各種設施：「未來木衛一探測的建議包括 ：1) 一艘環木星的「發現者」或「新前沿」級「木衛一觀察者」太空探測器；2) 一架具備衍射極限能力的天基紫外望遠鏡；3) 能夠在各種時間尺度（秒、分、小時、天、月、年）上長期監測木衛一的天基計劃；4) 延長地基 8-10 米級，尤其是具有夜間自適應光學功能望遠鏡的木衛一觀測時間」。

## 參考文獻

## 延伸閱讀

* Williams, David A.; Keszthelyi, Laszlo P.; Schenk, Paul M.; Milazzo, Moses P.; Lopes, Rosaly M. C.; et al. The Zamama–Thor region of Io: Insights from a synthesis of mapping, topography, and Galileo spacecraft data. Icarus. September 2005, **177** (1): 69–88. Bibcode:2005Icar..177...69W. doi:10.1016/j.icarus.2005.03.005.
* Davies, Ashley Gerard; Lopes-Gautier, Rosaly; Smythe, William D.; Carlson, Robert W. Silicate Cooling Model Fits to Galileo NIMS Data of Volcanism on Io. Icarus. November 2000, **148** (1): 211–225. Bibcode:2000Icar..148..211D. doi:10.1006/icar.2000.6486.

 

## 外部連結

* 維基共享資源上的相關多媒體資源：札巴巴火山