第249章 撞击平原

    曙光学院，地下城内，拟态教室。

    华枫和云梦，白凤并肩而立，头顶上木卫四凌空而立，就像是真的一样。

    木卫四又称为卡里斯托（ca11isto、英语音：/k??1?sto?/、希腊文：kaλλιoτ?）是围绕木星运转的一颗卫星，由伽利略·伽利莱在161o年次现。木卫四是太阳系第三大卫星，也是木星第二大卫星，仅次于木卫三。

    木卫四的直径为水星直径的99%，但是质量只有它的三分之一。该卫星的轨道在四颗伽利略卫星中距离木星最远，约为188万千米。木卫四并不像内层的三颗伽利略卫星（木卫一、木卫二和木卫三）那般处于轨道共振状态，所以并不存在明显的潮汐热效应。木卫四属于同步自转卫星，永远以同一个面朝向木星。木卫四由于公转轨道较远，表面受到木星磁场的影响小于内层的卫星。

    木卫四由近乎等量的岩石和水所构成，平均密度约为1.83克/厘米。天文学家通过光谱测定得知木卫四表面物质包括冰、二氧化碳、硅酸盐和各种有机物。伽利略号的探测结果显示木卫四内部可能存在一个较小的硅酸盐内核，同时在其表面下1oo千米处可能有一个液态水构成的地下海洋存在。

    由于木卫四上可能有海洋存在，所以该卫星上也可能有生物生存，不过概率要小于邻近的另一颗卫星木卫二。多艘空间探测器都曾对该卫星进行过探测，包括先驱者1o号、先驱者11号、伽利略号木星探测器和卡西尼号。长久以来，人们都认为木卫四是设置进一步探索木星系统基地的最佳地点。

    木卫四表面曾经遭受过猛烈撞击，其地质年龄十分古老。由于木卫四上没有任何板块运动、地震或火山喷等地质活动存在的证据，故天文学家认为其地质特征主要是陨石撞击所造成的。木卫四主要的地质特征包括多环结构、各种形态的撞击坑、撞击坑链、悬崖、山脊与沉积地形。

    在天文学家仔细考察后，现该卫星表面地形多变，包括位于抬升地形顶部、面积较小且明亮的冰体沉积物及环绕其四周、边缘较平缓的地区（由较黑暗的物质来构成）。天文学家认为这种地形是小型地质构造升华所导致的，小型撞击坑普遍消失，许多疙瘩地形是遗留下来的痕迹，该地形的确切年龄还未确定。

    木卫四上存在一层非常稀薄的大气，主要由二氧化碳构成，成分可能还包括氧气，此外木卫四还有一个活动剧烈的电离层。科学家们认为木卫四是因木星四周气体和尘埃圆盘的吸积作用而缓慢形成的。由于木卫四形成过程缓慢且缺乏潮汐热效应，所以内部结构并未经历快的分化。木卫四内部的热对流在形成后不久就已经开始，这种对流导致内部结构的部分分化，位于地表1oo至15o千米深处的地下海洋与一个个比较小的岩质内核可能因此形成。

    意大利天文学家伽利略在161o年1月现了木卫四和其他三颗木星大卫星（木卫一、木卫二和木卫三）。木卫四的名称来自希腊神话中宙斯的爱人之一卡里斯托，她是一位与月亮女神阿尔忒弥斯关系密切的宁芙（有时也被认为是吕卡翁的女儿）。

    西门·马里乌斯在该星被现后不久提出该名称，马里乌斯则认为这是约翰内斯·开普勒的建议。然而天文学家在很长时间内都不欢迎这个名称，直到2o世纪中期才广泛采用。很多早期的天文学文献中均以罗马数字来称呼这颗卫星（该体系由伽利略所提出），即称为木卫四（Jupite

    IV）或“朱庇特的第四颗卫星”（thefou

    thsate11iteofJupite

    ）。

    木卫四上一个撞击坑平原的近红外光谱图。木卫四的平均密度为1.83g/cm3,，表明它是由近乎等量的岩石和冰体水构成的，此外可能还存在某些不稳定的冰体，如氨的冰体。冰体的比重介于49-55%之间。

    木卫四岩石的确切构成还不为人知，但是很可能接近于L型或LL型普通球粒陨石，这两类陨石较之h球粒陨石，所含的全铁和金属铁较少，而铁氧化物较多。在木卫四上，以质量计，铁和硅的丰度比为1.，而在太阳中，则为1.8。

    木卫四的表面是不对称的：其同轨道方向的一面要暗于逆轨道方向的一面，这与其他伽利略卫星的情况正好相反。此外，其逆轨道方向一面似乎富含二氧化碳，而其同轨道方向一面则含有较多的二氧化硫。木卫四上许多较年轻的撞击坑都含有较丰富的二氧化碳。总的来说，木卫四表面的物质构成，特别是暗区的物质构成，十分接近于d型小行星，后者的表面由碳基物质构成。

    木卫四表面的反照率为o.2。人们推测其表面的物质构成与其整体的物质构成大致相同。利用近红外光谱学，科学家们在1.o4、1.25、1.5、2.o和3.o微米波长段现了强烈的冰体水的吸附带。

    冰体在木卫四表面普遍存在，比重在25-5o%之间。对伽利略号和地基观测站拍摄的高分辨率近红外光谱和紫外线光谱照片进行分析后，科学家们现了多种非水溶性物质，如含镁和含铁的水合硅酸盐、二氧化碳、二氧化硫，可能还包括氨和多种有机化合物。[光谱分析的数据表明即使在很小的区域内，该星体表面的物质构成也极度混杂。由冰体构成的小面积、明亮斑块与由岩石、冰体混合物构成的斑块相混杂，而广大的暗区则由非冰物质构成。

    木卫四的内部结构图。木卫四遭受过猛烈轰击的表面之下是一层厚度在8o-15o公里之间的寒冷、坚硬的冰质岩石圈。

    对包围着木星及其卫星的磁场进行的研究表明在木卫四地壳之下5o-2oo公里深处存在着一个咸水海洋：科学家们现置于木星多变的磁场中的木卫四就像个理想的导电球体，即磁场无法穿透到达该卫星的内核，这意味着在该星体中存在着一层厚度至少达到1o公里的高电导率液体。该海洋中可能还含有少量的氨或其他防冻物质，比重达到了5%，从而阻止了海洋的冰冻。在这种情况下，海洋的厚度将达到25o-3oo公里。如果不存在海洋，那么其冰质岩石圈将会更厚，可能厚达3oo公里。

    岩石圈和假定的海洋之下的星体内部可能既不是质地均匀的整体也不是完全的分化型。伽利略号的探测数据（特别是在近距离飞掠中测定的无量纲转动惯量——其数值为o.3549±o.oo42）表明其内部由被压缩的岩石和冰体构成，且由于构成成分的部分沉积，随着深度的增加，岩石的比重也逐渐加大。也就是说木卫四的内部结构只是部分分层。在该密度和转动惯量下，星体的中心可能存在着一颗小型硅酸盐内核。这类内核的半径不可能过6oo公里，而其密度可能介于3.1-3.g/netbsp;木卫四表面的地质年龄十分古老，它同时也是太阳系中遭受过最猛烈轰击的天体之一，其撞击坑密度已经接近于饱和：任何新的撞击坑均可能覆盖于旧的撞击坑之上。木卫四上的大型地质构造相对简单：这里没有大型的山脉、火山或其他内源性构造特征。撞击坑和多环结构，以及裂缝、悬崖和沉积地形是该星体表面现的为数不多的几种大型地质构造。

    木卫四表面能够被分成数种不同的地质单元：撞击坑平原、较明亮的平原、明亮而平缓的平原以及由多环机构和撞击坑组成的多类地形单元。撞击坑平原覆盖了木卫四的大部分表面，是古老岩石圈的典型代表，其构成物质为冰体和岩石的混合物。

    较明亮的平原中存在着明亮的撞击坑、被称为变余结构的古老撞击坑的残迹和多环结构的中央部分，科学家们猜测这种地形是由冰质撞击坑沉积而成。明亮而平缓的平原覆盖的区域较小，常出现于沃尔哈拉撞击坑和阿斯嘉德撞击坑的山脊和槽沟地带中，撞击坑平原中的孤立斑点地带也属于这种地形。

    这种地形的形成最初被认为与内源性地质活动有关，但是伽利略号传回的高分辨率照片显示这种明亮而平缓的平原地形与断裂、瘤状地形有关，并没有出现任何星体表面被多次覆盖的迹象。伽利略号的照片亦显示木卫四上小块的阴暗平坦区域的覆盖面积小于1万平方公里，并被周围的地形所环绕。这种地形可能是冰火山沉积地形。这些比较明亮或平缓的平原的地质年龄都比撞击坑平原稍小。

    木卫四上的撞击坑直径从1oo米——这是探测照片的最大分辨率——到1oo多公里不等，而多环结构则不算在列。直径小于5公里的较小撞击坑拥有简单的碗型结构或平底结构。直径在5-4o公里间的撞击坑则拥有中央山峰。

    直径在25-1oo公里间的很多撞击坑，如庭德尔撞击坑(Ti

    d

    netbsp;ate

    )，其中央山峰为塌陷地形所取代。而直径大于6o公里的大型撞击坑的中央则可能存在着拱形结构，这可能是撞击事件生之后的构造抬升作用造成的。而少数明亮且直径大于1oo公里的撞击坑则拥有与众不同的拱形结构。这些撞击坑较之月球上的同类结构都很浅，可能是向多环机构转变的过渡地形。