对我们太阳系中最火山世界的新观察解开了以旅行者1号（Voyager 1）开始的谜团。

在NASA的朱诺号太空船飞掠木星炽热的卫星伊奥（Io）的探测中，揭示了为什么这个小卫星是太阳系中火山活动最活跃的天体这一长期困扰的谜团。这颗卫星的大小与地球的卫星相当，拥有大约400座火山，这些火山不断喷发烟尘和熔岩，覆盖了整个表面。

自2016年7月以来，朱诺号一直在对木星及其卫星进行轨道观测。在2023年12月和2月，它进行了两次极其接近的伊奥飞掠。在距离月球表面仅930英里（约合1500公里）处，朱诺号捕捉到了图像和数据。朱诺号的飞掠共同揭示了伊奥火山活跃的景象，包括首次观测到月球两极的情况。

研究人员在华盛顿特区的美国地球物理联合会年度会议上公布了部分结果。他们还发表了一篇题为《伊奥火山活动的内禀性质》的论文，刊登在《自然》杂志上。

研究人员指出，朱诺号的观测结果推翻了科学家关于伊奥火山由地幔岩浆供能的传统假设。这项发现将改变我们对于太阳系中其他被地幔全球洋（比如木星的卫星欧罗巴和太阳系外的行星和超级地球）统治的卫星的认识。

意大利天文学家伽利略·伽利莱（他被称作现代天文学之父）于1610年发现了伊奥。直到1979年旅行者1号飞掠木星及其卫星时，才发现了伊奥动态表面上的火山活动。这激起了研究人员的好奇心，他们一直在寻找火山活动的源头。

“自从莫拉比托发现以来，行星科学家一直在思考火山是如何从地幔下获得能量的，”首席研究员斯科特·博尔顿说。“地幔是否存在一个浅层白色岩浆海洋为火山提供能量，还是它们的来源更局部？我们知道朱诺号两次非常接近的飞掠将为我们揭示伊奥火山实际运作方式的某些线索。”

博尔顿指出，伊奥围绕木星运行，而木星是太阳系中最大的行星。他称伊奥的轨道是不完美的，有时轨道会靠近木星一些，有时又会远离一些。博尔顿说：“木星的巨大引力影响了伊奥的运行轨迹，就像一只手挤压橡皮球一样。”这种现象被称为潮汐拉伸或潮汐力产生的内部热量摩擦。

博尔顿表示：“这就是伊奥内部发生的事情。这种挤压产生了热量，使得伊奥内部变得非常热，以至于部分融化并喷发出来。火山活动是持续不断的，就像一场不停歇的雨。”

博尔顿表示，木星的引力持续作用于伊奥产生的巨大能量可能会融化一部分月球内部。如果这种融化足够大，它可能会产生一个全球性的岩浆海洋，而朱诺号可以使用其仪器探测到这一现象。

在近距离飞掠的过程中，朱诺号捕捉到了高精度的多普勒数据，通过这些数据可以测量出伊奥的引力变化。这些数据与之前飞掠过木星及其卫星的任务（如NASA的伽利略号太空船和地面望远镜）的数据进行了对比。

综合观测结果表明，在伊奥表面之下存在一个坚硬且大部分为固态的内部结构，而不是一个全球性的岩浆海洋——这一发现结束了由旅行者1号观测开始的45年的谜团。相反，火山的动力来源于更局部的源点，每个火山都有它自己的岩浆口袋。

“朱诺号发现潮汐力并不总是产生全球性的岩浆海洋不仅让我们重新思考对伊奥内部的认识，”主要研究作者瑞安·帕克说，“也对我们理解其他卫星如土星的卫星土卫六和欧罗巴以及系外行星和超级地球有着深远影响。”

这个任务还帮助人们捕获了一系列图像，展示了伊奥“原始幻想般的地表”。JPL的行星科学家海蒂·贝克说：“这些图像将伊奥表面的不同特征展现得淋漓尽致，以前从未如此清晰地展现过。包括被巨大的熔岩湖环绕的岛屿，比如名为洛基帕特亚（Loki Patera）的大熔岩海。” 这些发现提供了一个重新思考行星形成和演化的机会。