有没有全是金属的火山

简介：我们熟悉的火山熔岩都是由熔融岩石构成的，他们来源于地球的地幔。而在宇宙中的其他行星上，常见的火山都是水火山。但是还有第三种更奇特的火山，金属火山。

我们对地球上的火山都非常熟悉。它们大小不一，形状各异，喷发也不同----有些像大爆炸，有些像弧形喷泉，有些只是慢慢渗出----但它们都有一个共同点：岩浆是由熔岩构成的。

在非常厚的地幔上，有一个薄而坚固的岩石地壳，这个地壳是由极热（但不是熔融的！）的岩石构成的。有时地壳附近的地幔确实会融化，融化的物质会上升并突破地壳，就会导致火山爆发。

在外太阳系，从小行星到更远的地方，我们也看到了火山活动的证据——例如，土星的卫星土卫二有间歇泉，原行星谷神星也有火山特征。我们可以找到更多这样的例子。但在这种情况下，熔岩不是岩石，而是流体。我们称之为冰火山，寒冷的火山。

但还有第三种火山，我们称为铁火山，由铁水和其他金属引起的火山爆发形成的火山。这种情况以前从未直接观察到过，但智利埃尔拉科火山富含铁，这是直接指向铁火山的证据。有一颗神秘的小行星，它绕着太阳运行，经过火星，我们给它命名“灵神星”，它可能是一大块的镍铁合成物，它上面曾经可能也有铁火山活动（稍后会详细介绍）。

因为它从未被看到过，所以铁火山这一概念主要还停留在理论上。为了使问题更有具体的理论依据，来自北卡罗来纳州立大学的科学家们使用纽约的锡拉丘兹熔岩项目设施来模拟金属火山流。他们使用一个巨大的坩埚，熔化了富含铁的玄武岩（从美国五大湖地区的一个古老的火山地层收集，其中约50%是硅酸盐，10%是铁，其余是各种矿物质），然后将其倒入金属滑槽到沙子的底部，以研究它是如何流动的。

熔融的硅酸盐熔岩具有较高的粘度（它更厚，像油漆或糖浆），并以每秒约4厘米的速度缓慢流动，形成一块厚厚的，表面呈绳索状，波纹状的块状物。

铁水熔岩比硅酸盐密度更大，粘度也低得多（稠度更薄）。一些沿着硅酸盐的顶部溢出，并非常迅速地沿着通道以41厘米/秒的速度流动，比硅酸盐快十倍。

大部分流经硅酸盐的铁的密度更大，移动速度约18厘米/秒（比顶部慢，但随后它穿过硅酸盐熔岩）。在硅酸盐下看到三种不同的铁熔液流动脉冲，前两个脉冲强，在流体的前部喷发，形成树突的长卷须。第三个温和些，在流体的前部形成了一个铁池。

当它们冷却时，硅酸盐流体变得更暗更黑，而金属流体则更灰。硅酸盐流体总体上是玻璃状的，但在靠近铁的附近，硅酸盐流体变得更加结晶，并且在它们接触的两种物质之间存在一些混合物。

在一个熔岩流实验（左）中，熔融金属（底部）从更厚更多岩石的硅酸盐流下爆发，形成卷须。冷却后（右），硅酸盐流动呈玻璃状和黑色，而金属流是灰色的。请注意，在两张镜头中，沿着硅酸盐沉积物右上角流动的银色细线金属。图片提供：索尔达蒂等，知识共享4.0国际许可证

不错，冷却的，或者说，正在变冷，但这意味着什么呢？

通过观察流动发生的方程式，得出的结论是即使在低重力环境中，如火星或小行星上，也应该发生这种流动。考虑到火山流的整体形状，这意味着有可能在其他天体上发现铁火山！

我们再来看看灵神星。它是位于火星和木星之间的小行星带的质量第九大的天体，也是第十六大天体，它是一个尺寸约为xx公里畸形的太空土豆。

一段时间以来，人们一直认为它的金属含量很高，不过最近的测量表明它的密度大约是水的4倍（水的密度为每立方厘米1克，标准单位）;岩石小行星的密度是这个数字的一半。铁的密度为8，因此灵神星很可能是铁和岩石的混合物。此外，灵神星的光谱也最符合岩石和金属的混合物的。

灵神星有可能曾经是一颗更大的小行星的核心。在它形成后，被熔化，较重的物质如金属沉入行星内部，较轻的岩石物质则上升到行星表面。而且，也有可能在它的构成物质分离后不久（所谓的分化），它就经历了一系列撞击，剥离了大部分上层的岩石，将核心暴露在太空中。行星的表面上可能也有一些混合物体。

在灵神星形成的过程中，其金属核也可能保持熔融状态。如果是这样，它会从外面冷却，形成一个坚固金属外壳，当它冷却收缩时，收缩压力会导致它开裂，这样，它内部熔融的金属就可能会流到表面上。

金属小行星灵神星的杰作，基于对其形状的真实观察。

图片来源：玛克萨尔卫星影像公司/亚洲空间研究所/P.Rubin/美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院

啊哈！那么，这些用岩石和金属混合物进行的实验可以预测灵神星表面上的流动是什么样子的呢（具体来说，由于金属流动粘度低，他们认为灵神星表面的喷发物堆积可能很低;也就是说，它们不会堆积得很高，因为流体流动会迅速扩散）。而且，碰巧的是，美国宇航局目前正在策划一个灵神星任务（令人困惑，也被称为灵神星），该任务计划于年发射，并于年抵达小行星。当它到达那里时，我们很可能会看到类似于实验中看到的流体流动的证据。

不得不说，这简直是太酷了。我们目前近距离观察的小行星都是岩石构成的，从来没有像在灵神星这样的小行星进行过观察。目前还不清楚航天器到达那里时会看到什么。但是，如果它看到灵神星上的金属熔岩流，那么铁火山将不再是理论上的了，而是实际存在的。

BY:PhilPlait

FY:GLENLi

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