木衛(wèi)一，即艾奧，是木星的四顆伽利略衛(wèi)星中最靠近木星的一顆衛(wèi)星，它的直徑3,642 公里，是太陽系第四大的衛(wèi)星。它的名字來自眾神之王宙斯的戀人之一：艾奧，是希拉的女祭司。

 基本資料

發(fā)現(xiàn)

發(fā)現(xiàn)者： 伽利略、馬里烏斯(Marius)

發(fā)現(xiàn)日期： 1610年1月7日

物理特征

大小： 3,660.0 × 3,637.4 × 3,630.6 km

平均半徑： 1,821.3 km (0.286地球)

表面積： 41,910,000 km2 (0.082地球)

體積： 2.53×1010 km3 (0.023地球)

質量： 8.9319×1022 kg (0.015地球)

平均密度： 3.528 g/cm3

赤道表面引力： 1.796 m/s2 (0.183 g)

宇宙速度： 2.558 km/s

自轉周期： 同步的

赤道旋轉速率： 271 km/h

反照率： 0.63 ± 0.02[2]

表面溫度：平均 130K ;最大 200 K

星等： 5.02 (沖)

軌道資料

近拱點： 420,000 km (0.002 807 AU)

遠拱點： 423,400 km (0.002 830 AU)

平均軌道半徑： 421,700 km (0.002 819 AU)

軌道離心率： 0.0041

軌道周期： 1.769 137 786 d (152 853.504 7 s, 42 h)

平均公轉速度： 17.334 km/s

軌道傾角： 2.21° (對黃道)

0.05°(對木星的赤道)

衛(wèi)星所屬星球： 木星

簡介

木衛(wèi)一有稀薄的大氣，由二氧化硫與其他氣體組成。與外層太陽系的衛(wèi)星不同，木衛(wèi)一與木衛(wèi)二的組成與類地行星類似，主要由熾熱的硅酸鹽巖石構成。其表面也與太陽系中其他星體截然不同，這使得科學家在第一次接觸旅行者號發(fā)回的數(shù)據(jù)時非常驚奇。他們原以為在類地星體上應布滿了受撞擊后留下的大大小小的環(huán)形山，然后以單位面積內(nèi)留下的“彈坑”來估計星球外殼的年齡。但實際上木衛(wèi)一的表面環(huán)形山極少，簡直屈指可數(shù)。這樣看來，其表面非常年輕。

最重要的發(fā)現(xiàn)則在于旅行者號發(fā)現(xiàn)的數(shù)百個火山口，而其中一些仍然活躍。羽毛狀的噴出物高達300千米，據(jù)科學家分析，是以硫或二氧化硫的形式噴出的。這可能是旅行者號任務中最重要的單一發(fā)現(xiàn)，這是類地星體內(nèi)部熾熱與活動的第一份實際證明。

木衛(wèi)一有著令人驚異的多種地形：有向下有數(shù)千米深的火山口，有熾熱的硫湖，有很明顯不過的非火山的連綿山脈，流淌著數(shù)百千米長的粘稠的液體，還有一些火山噴口。硫和其化合物的多種顏色使得木衛(wèi)一表面的顏色賦予多樣化。

木衛(wèi)一表面的最熱點溫度可達700開，雖然它的平均溫度只有大約130開。這些熱點是木衛(wèi)一損失其熱量的主要原因。不像其他伽利略發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星，木衛(wèi)一幾乎沒有水。這可能由于在太陽系進化過程的初期，木星太熱，把木衛(wèi)一較易揮發(fā)的物質都蒸發(fā)掉了。

木衛(wèi)一有令人驚異的多種地形：有向下有數(shù)千米深的火山口，有熾熱的硫湖，有很明顯不過的非火山的連綿山脈，流淌著數(shù)百千米長的粘稠的液體(硫的某種形式?)，還有一些火山噴口。硫和其化合物的多種顏色使得木衛(wèi)一表面的顏色多樣化。

對旅行者號的圖片分析使得科學家確信木衛(wèi)一表面的熔巖流大多由熾熱的硫的化合物組成。然而，接下去的基于地表的研究表明對那里溫度過高，不會有液態(tài)硫。一個當前彩的說法是，木衛(wèi)一的熔巖流是由熾熱的硅酸鹽巖石組成的。最近的哈勃望遠鏡的觀察表明那些物質中可能富含鈉，或者說那里不同的地方物質有著不同的組成成份。

它所有活動所需要的能量可能來自與它與木衛(wèi)二，木衛(wèi)三及木星之間的交互引潮力。這三顆衛(wèi)星的共動關系固定，木衛(wèi)一的公轉周期是木衛(wèi)二的兩倍，后者是木衛(wèi)三的兩倍。雖然木衛(wèi)一就像地球的衛(wèi)星月球一般，只用固定的一面朝向其主星，由于木衛(wèi)二與木衛(wèi)三的作用使它有一點點不穩(wěn)定。它使木衛(wèi)一扭動、彎曲，大約有100米長，并在復原扭曲的循環(huán)中產(chǎn)生能量。

木衛(wèi)一同樣切割木星的磁場線，生成電流。對于引潮力而言由此產(chǎn)生的能量不多，但電流的功率仍有1兆瓦特。它也剝?nèi)チ艘恍┠拘l(wèi)一的物質，并在木星周圍產(chǎn)生強烈的凸起狀輻射。在凸出面中脫離的粒子部分地造成了木星的巨大磁層。

木衛(wèi)一如此活躍的原因可能是因為它位于木星與木星的另兩顆大衛(wèi)星——木衛(wèi)二和木衛(wèi)三的共同引力潮汐作用下，這種類似拔河競賽似的引力作用常常使木衛(wèi)一的形狀發(fā)生大至100米左右的改變。木衛(wèi)一的表面溫度約為零下143℃，在火山噴發(fā)時的溫度可達17℃，因此木衛(wèi)一表面會有大小不一的熔巖湖。這與地球形成初期的情形十分相似。

木衛(wèi)一也被稱為“披薩星”，因其獨特的外表贏得了這個稱號。

物理特性

與不少外太陽系的衛(wèi)星不同，木衛(wèi)一與類地行星有不少相似的地方，其表層由硅酸鹽熔巖所構成，根據(jù)伽利略號所觀測的數(shù)據(jù)中，它的內(nèi)核可能由硫化鐵所組成，其半徑估計最少有900公里。

人們以前一直認為，木衛(wèi)一表面定擁有不少環(huán)形山，憑著它們的分布密度，可估計月球的年齡?？墒菑暮叫姓咭惶栍?979年傳回地球的照片中，木衛(wèi)一表面的環(huán)形山并不多，并非如人們所想，這是因為其火山活動使它的地形不斷改變。于是，人們便把它不斷更新的表面看成是“年輕”的，因為這些地形是新近形成;相反，月球表面滿布隕石坑，并保留了數(shù)十億年，人們便把月球的表面看成是“年老”的。

除了火山外，木衛(wèi)一其他的景觀，計有一些普通的山脈、溶化硫湖泊、深度達數(shù)百公里的破火山口，以及長達數(shù)百公里的低黏度液體在流動，可能是液態(tài)硫或是硅酸鹽。此外，木衛(wèi)一的硫磺及其化合物擁有多種不同的顏色，形成了它獨特多變的外觀。

科學家從兩艘航行者太空船傳回的多張照片作出分析，相信木衛(wèi)一表面的熔巖流，主要由融化了的硫化物所組成。但是從地面的紅外線研究結果中，測得木衛(wèi)一熱點的溫度可高達2000K，比硫的沸點還要高出1300K，因此有指這些熔巖不太可能是硫，木衛(wèi)一的整體平均溫度為130K，比熱點溫度低得多，而最新的理論也指出那些熔巖流是由硅酸鹽組成。根據(jù)近期哈勃太空望遠鏡的觀測結果，這些物質可能富含金屬元素鈉，在不同地方也可能含有不同的物質。

木衛(wèi)一擁有極稀薄的大氣，主要成分是二氧化硫。

其他伽利略衛(wèi)星均擁有固態(tài)水，木衛(wèi)一所含的水卻極少，人們認為是早期的木星溫度很高，其熱力可以蒸發(fā)木衛(wèi)一上的水，但其他大型衛(wèi)星的水則不足以蒸發(fā)。

名稱來源

木衛(wèi)一(Io)：<希臘神話>水澤神女伊俄(Io)，河神伊那科斯(Inakhos)的女兒。大神宙斯(Zeus)的化為一陣迷霧占有了她，并將她變成一頭小白牛以躲避天后赫拉(Hera)的嫉妒，但仍被識破。伊俄在赫拉的迫害下四外逃亡，最后在尼羅河(Nile)畔獲得解脫，恢復人形，并為宙斯生下了埃及(Egypt)第一個法老厄帕福斯(Epaphos)。

研究發(fā)現(xiàn)

木星衛(wèi)星數(shù)目

木星衛(wèi)星數(shù)目現(xiàn)已高達63顆，其中最大的四顆：木衛(wèi)一、歐羅巴(木衛(wèi)二)、甘尼米德(木衛(wèi)三)和卡利斯多(木衛(wèi)四)最為著名，早在1610年，伽利略便已通過他的望遠鏡觀測到這四顆衛(wèi)星

，并以之證明并非所有的天體都繞地球運行，成為“日心說(地動說)”的最佳證據(jù)之一，因此天文上以“伽利略衛(wèi)星”稱呼這四顆衛(wèi)星。

旅行者號宇宙飛船約在20幾年前掠過木星附近時，觀測到木衛(wèi)一的表面有非?；钴S的火山活動，地面科學家持續(xù)監(jiān)測木衛(wèi)一，結果發(fā)現(xiàn)它是太陽系中火山活動最頻繁的天體。而前幾年才剛功成身退的“伽利略”號宇宙飛船則發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)一表面的火山熱點溫度高達攝氏1610度，相較之下，地球上的火山(如夏威夷的幾勞亞火山等)只有攝氏1000度左右，頓時使木衛(wèi)一成為太陽系中表面溫度僅次于太陽的天體(太陽表面溫度約5700度左右)。目前已知木衛(wèi)一表面有超過100座的火山，并證實木衛(wèi)一的火山活動頻率高達地球的30倍以上。天文學家認為：木衛(wèi)一的火山之所以如此活躍，原因在于它是四顆中最接近木星的一個，受到木星強大的潮汐力和磁場影響非常嚴重。

美國華盛頓大學行星科學家利用計算機仿真木衛(wèi)一表面火山爆發(fā)的情形，結果顯示木衛(wèi)一表面的熔巖溫度之高，使其中所含有的鈉、鉀、硅、鐵等都被蒸發(fā)成氣體，有部分變成單原子氣體，有部分則維持分子狀態(tài)，如一氧化硅、二氧化硅、一氧化鐵等，成為木衛(wèi)一大氣層的一部份。科學家們曾在2000年時提出預測：這些被蒸發(fā)的巖石成分，與火山氣體中的硫或氯等交互作用之后，可能產(chǎn)生一些罕見的氣體，如氯化鈉、氯化鉀、二氯化鎂、二氯化鐵等。

天文學家在2003年時真的在木衛(wèi)一表面發(fā)現(xiàn)氯化鈉氣體成分，但因觀測結果靈敏度不足，無法偵測出氯化鉀氣體的存在。如今，科學家們利用伽利略衛(wèi)星的觀測資料，配合他們的地面望遠鏡觀測結果，分析后發(fā)現(xiàn)：木衛(wèi)一表面熾熱熔巖中鈉和鉀，正在蒸發(fā)成氣體進入大氣中。此外他們還發(fā)現(xiàn)一氧化硅則是熔巖中硅類氣體的主要成分;由于天文學家在太空中已觀測到一氧化硅的存在，尤其是表面溫度較冷的恒星大氣中，因此使得木衛(wèi)一表面一氧化硅的發(fā)現(xiàn)顯得格外引人注目，他們還希望能在火山噴出的氣體中直接偵測到一氧化硅氣體。相關研究成果發(fā)表在2004年5月份的《伊卡魯斯》雜志中(行星科學的主要刊物)。

是太陽系最熾熱的衛(wèi)星

2004年，天文學家們研究發(fā)現(xiàn)，太陽系內(nèi)(除太陽外)最熾熱的星體并不是人們一貫認為的距離太陽最近的行星水星和金星，而是木星的衛(wèi)星木衛(wèi)一(木星最明亮的四顆衛(wèi)星之一，400年前由伽利略最先發(fā)現(xiàn))。

當然，使得木衛(wèi)一有如此之高的溫度并不是太陽輻射的功勞，而是它內(nèi)部劇烈火山活動的結果。在太陽系內(nèi)部，再沒有任何其它行星或衛(wèi)星能與木衛(wèi)一在火山數(shù)量上相媲美。

天文學家們首次發(fā)現(xiàn)木衛(wèi)一上強烈的火山活動是在20多年前，當時美國的“旅行者”號星際探測器曾給木衛(wèi)一拍攝了一系列照片。此后，在木星附近工作了約8年的“伽利略”號探測器還為這顆熾熱的衛(wèi)星進行了近距離拍照。正是以這些照片為依據(jù)科學家們確定了木衛(wèi)一上有著非常劇烈的火山活動，其表面溫度可達1610攝氏度。

來自圣路易斯華盛頓大學的研究人員對木衛(wèi)一上的火山噴發(fā)進行的計算機模擬實驗顯示，木衛(wèi)一火山爆發(fā)噴射出的熔巖能夠將其表面的鈉、鉀、硅、鐵等物質及其化合物熔化并蒸發(fā)到大氣中。這些物質的氣化物與火山巖氣體(含亞硫化物及氯化物)發(fā)生反應便形成了木衛(wèi)一大氣特有的組成成份：鈉和鉀的氯化物以及鎂和鐵的二氯化物。

氣態(tài)氯化鈉在木衛(wèi)一上已經(jīng)找到，就目前條件來看，要找到氣態(tài)氯化鉀我們的探測器的靈敏度還需要加以改進。

盡管科學家們目前已經(jīng)獲取了有關木衛(wèi)一的許多資料，但憑這些資料還遠遠不能讓科學家們揭開木衛(wèi)一神秘的面紗：這顆大小僅與月球相當?shù)男l(wèi)星如何保持如此之高的巖漿溫度?如此高溫的巖漿卻為何熔化不了其周圍的巖石?它的巖石圈(包括地殼和地幔上部)到底有多厚多堅固?如果它上面有山，其高度會不會賽過珠穆朗瑪峰?當然，要解開這一系列的疑惑尚需要天文學家們持續(xù)不斷的努力。

火山爆發(fā)頻繁

科學家研究發(fā)現(xiàn)太陽系最活躍的火山即將爆發(fā)，而火山爆發(fā)活動頻繁的木衛(wèi)在未來的某一天將可能休眠。

此前，離木星最近一顆大衛(wèi)星木衛(wèi)一已多次出現(xiàn)火山爆發(fā)活動，目前其表層被火山灰覆蓋，其表面還有數(shù)十個活火山。而木衛(wèi)一的大小和月亮差多。科學家介紹稱，木衛(wèi)一表面火山運功頻繁的原因是因為月球引力的影響。因為月球引力引發(fā)了其表面不同地區(qū)的引力變化，造成不同地區(qū)的拉伸和地殼變化。

這種引力的拉伸，造成木衛(wèi)一表面每隔10米就會發(fā)生向上和向下的運動，因此引發(fā)了地殼的劇烈活動。法國巴黎天文臺經(jīng)過長時間的觀測和研究，已經(jīng)證實了這種火山頻繁活動的原因。

科學家稱，最讓人震驚的是，如果這種運動過于激烈，將會使附近的月球進入一個圓形軌道，而不是此前的橢圓形軌道，那么太陽系的規(guī)律將會發(fā)生重大變化。實際上，科學家結合1891年就開始對木衛(wèi)一的觀測數(shù)據(jù)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種細微的變化。加州大學的舒伯特教授認為，一旦木衛(wèi)一處于休眠狀態(tài)，那么木星的軌道也會發(fā)生變化，從而使得月球的軌道發(fā)生變化。目前，科學家們把相關的研究數(shù)據(jù)發(fā)表在了《自然》雜志上。

相關資料

木衛(wèi)一的內(nèi)部在亞瑟?克拉克的小說《2010太空漫游》(2010: Odyssey Two, 1984年作品)中，提及發(fā)現(xiàn)號太空船對木衛(wèi)一進行觀測，其船身被火山所噴出的硫磺所覆蓋。

在電視連續(xù)劇《巴比倫五號》 (Babylon 5)中，木衛(wèi)一是其殖民地之一。