跳到主要内容

感谢您访问nature.com。您使用的是对CSS支持有限的浏览器版本。为了获得最好的体验，我们建议您使用最新的浏览器(或关闭Internet Explorer的兼容性模式)。同时，为了确保持续的支持，我们将在没有样式和JavaScript的情况下显示站点。

Io上Loki Patera的多阶段火山重新铺设

自然体积545，页面199 - 202 (2017）引用本文

主题

摘要

木卫一上有太阳系中最强大的持续活火山——洛基·帕特拉火山1，2．这个火山般的火山口内部由覆盖21500平方公里的温暖黑暗的地面组成3.围绕着一个更凉爽的中央“岛屿”4．整个髌骨区域的温度梯度表明了一个系统的重铺过程4，5，6，7，8，9自20世纪80年代以来，这种现象通常每一到三年发生一次5，10．对过去数据的分析表明，表面覆岩以每天一至两公里的速度沿沿逆时针方向围绕着岩模进行，其原因不是周期性喷发造成大量熔岩流，就是岩模内的熔岩湖周期性翻覆5，8，9，11．然而，航天器和望远镜观测一直无法以足够的空间分辨率绘制整个patera底板的发射图，以建立起作用的物理过程。在这里，我们报告了大约两公里空间采样的整个patera地板的温度和熔岩冷却年龄图，这些图来自2015年3月8日获得的洛基patera热发射的地面干涉成像ut就像木卫二的边缘遮住木卫一一样。我们的研究结果表明，洛基帕特拉岛是通过一个多阶段的过程重新浮出水面的，在这个过程中，两个波在中心岛周围传播和汇聚。波的不同速度和开始时间表明整个板块的熔岩气体含量和/或地壳体积密度不均匀。

这是订阅内容的预览，通过你所在的机构访问

相关的文章

引用本文的开放获取文章。

访问选项

买条

在ReadCube上获得时间限制或全文访问。

32.00美元

买

所有价格均为净价格。

图1:木卫二遮蔽木卫一的观测。
图2:掩星光曲线。
图3:Loki Patera的温度和年龄图。
图4:翻转图表。

参考文献

  1. 戴维斯，a.g.木卫一上的火山活动:与地球的比较217-228(剑桥大学出版社，2007)

  2. 洛佩斯，R. &斯宾塞，J.(编)伽利略后的伊欧(Springer-Praxis, 2007)

  3. 维德，G.等人。Io:热流从黑暗的paterae。伊卡洛斯212， 236-261 (2011)

    文章广告谷歌学者

  4. Lopes-Gautier, R.等。这是伽利略近红外测绘光谱仪对木卫一的近距离观察。科学288， 1201-1204 (2000)

    文章广告中科院谷歌学者

  5. 拉斯本，J.，斯宾塞，J.，戴维斯，a . G.，豪厄尔，R. &威尔逊，L.洛基，Io:周期性火山。地球物理学。卷。29，http://dx.doi.org/10.1029/2002GL014747(2002)

  6. 斯宾塞，J.等。伽利略光度计辐射计对木卫一的热发射。科学288， 1198-1201 (2000)

    文章广告中科院谷歌学者

  7. 拉斯本，J.等。伽利略光度计辐射计(PPR)绘制的木卫一热辐射图。伊卡洛斯169， 127-139 (2004)

    文章广告中科院谷歌学者

  8. Howell, R. & Lopes, R.洛基火山活动的性质:从伽利略NIMS和PPR数据的见解。伊卡洛斯186， 448-461 (2007)

    文章广告谷歌学者

  9. 来自伽利略NIMS数据的木卫一洛基Patera的温度、年龄和地壳厚度分布:对重铺机制的启示。地球物理学。卷。30.， 2133 (2003)

    文章广告谷歌学者

  10. Veeder, G.， Matson, D.， Johnson, T.， Blaney, D. & Goguen, J. Io的热流从红外辐射测量:1983-1993。j .地球物理学。Res。99， 17095-17162 (1994)

    文章广告谷歌学者

  11. 木卫一上熔岩流的热辐射。伊卡洛斯127， 394-407 (1997)

    文章广告谷歌学者

  12. 埃斯波西托，S.等。大型双筒望远镜自适应光学系统:自适应光学的新成就与新展望。Proc。学报8149， 814902 (2011)

    文章谷歌学者

  13. Hinz, P.等。第一个用LBTI进行ao校正的干涉测量:迈向常规相干成像观测的步骤。Proc。学报8445， 84450u (2012)

    文章谷歌学者

  14. Leisenring, J.等。大型双筒望远镜LMIRcam的空中操作与性能。Proc。学报8446， 84464f (2012)

    文章谷歌学者

  15. Spencer, J.， Clark, B.， Toomey, D.， Woodney, L. & Sinton, W. 1991年木卫一热点:欧罗巴掩星光度测定和红外成像结果。伊卡洛斯107， 195-208 (1994)

    文章广告谷歌学者

  16. de Kleer, K. & de Pater, I. Io 's Loki Patera: 2013-2016年三次变亮事件的建模。伊卡洛斯289， 181-198 (2017)

    文章广告谷歌学者

  17. Turtle, E.等。伽利略SSI对木卫一的最后观测:轨道G28-O33。伊卡洛斯169， 3-28 (2004)

    文章广告谷歌学者

  18. Matson, D.等人。Io: Loki Patera是岩浆海。j .地球物理学。Res。111， 2156-2022 (2006)

    文章谷歌学者

  19. 维德，G.等人。Io:火山热源和全球热流。伊卡洛斯219， 701-722 (2012)

    文章广告谷歌学者

  20. 希尔，格林，R. F.斯莱格，J. H.大型双筒望远镜。Proc。学报6267， 62670y (2006)

    文章广告谷歌学者

  21. Leisenring, J.等。利用LBTI/LMIRcam进行Io火山活动的Fizeau干涉成像。Proc。学报9146， 91462 (2014)

    文章谷歌学者

  22. 莫雅,A.-L。et al。LEECH系外行星成像调查。hr8799系统行星结构的进一步限制。阿斯特朗。12,54。576， a133 (2015)

    文章谷歌学者

  23. 康拉德等人。来自木卫一Loki Patera - Fizeau成像在22.8 m LBT的空间分辨m波段发射。阿斯特朗。J。149， 175-184 (2015)

    文章广告谷歌学者

  24. 林，P. L，迪亚兹，R. I. &莱德勒，V.。PySynphot用户指南(太空望远镜科学研究所,2015年)

  25. 司仪:MCMC锤子。出版。阿斯特朗。Soc。Pacif。125， 925 (2013)

    文章谷歌学者

  26. 伯德，R .，陆，P .，诺西达，J .。约束约束优化的有限内存算法。SIAM j。中央集权。第一版。16， 1190-1208 (1995)

    文章MathSciNet谷歌学者

  27. 邓波，R. & Steihaug, R.截断牛顿算法大规模无约束优化。数学。程序。26， 190-212 (1983)

    文章谷歌学者

  28. 天文学中的误差估计:指南。预印在http://arXiv.org/abs/1009.2755(2010)

  29. 安德烈，R，舒尔茨-哈东，T.和梅尔基奥，P.简化卡方的注意事项。预印在http://arXiv.org/abs/1012.3754(2010)

  30. 柯尔莫哥洛夫，A.苏拉决定经验论。Giornale Istituto意大利4， 1-11 (1933)

    谷歌学者

  31. 估计经验分布拟合优度的表。安。数学。统计。19， 279-281 (1948)

    文章MathSciNet谷歌学者

  32. 戴维斯，A. G.，马特森，D.，维德，G.，约翰逊，T.和布莱尼，D.木卫一熔岩流凝固后冷却和年龄。伊卡洛斯176， 123-137 (2005)

    文章广告谷歌学者

  33. 火山作用:硅酸盐熔岩的热物理模型与热发射观测的比较。伊卡洛斯124， 45-61 (1996)

    文章广告谷歌学者

下载参考

确认

大型双筒望远镜(LBT)是美国、意大利和德国机构之间的国际合作项目。LBT公司的合作伙伴有:代表亚利桑那大学系统的亚利桑那大学;意大利国家天文fisica研究所;LBT Beteiligungsgesellschaft，德国，代表马克斯·普朗克学会、波茨坦天体物理研究所和海德堡大学;俄亥俄州立大学;以及代表圣母大学、明尼苏达大学和弗吉尼亚大学的研究公司。LBT干涉仪由美国宇航局资助，是系外行星探测计划的一部分。LMIRcam仪器由美国国家科学基金会通过NSF AST-0705296拨款资助。a.g.d.， K.d.K.和I.d.P.由NSF拨款AST-1313485资助给加州大学伯克利分校，NSF研究生研究奖学金拨款DGE-1106400资助给K.d.K.。a.g.d感谢NASA外行星研究计划在OPR NNN13D466T下的支持。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 加州大学伯克利分校天文系，美国加州伯克利

    K. de Kleer和I. de Pater

  2. 弗吉尼亚大学天文系，美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔

    m . Skrutskie

  3. 斯图尔德天文台，亚利桑那大学，图森，美国

    J. Leisenring, P. Hinz, E. Spalding和A. Vaz

  4. 喷气推进实验室-加州理工学院，帕萨迪纳，加利福尼亚州，美国

    A. G.戴维斯

  5. 大型双筒望远镜天文台，亚利桑那大学，图森，亚利桑那州，美国

    A.康拉德和C.韦利特

  6. 美国马萨诸塞州阿默斯特市阿默斯特学院物理与天文系

    a . Resnick

  7. 美国加州帕洛阿尔托，斯坦福大学Kavli粒子天体物理与宇宙学研究所物理系

    诉贝利

  8. 空间科学、技术和天体物理研究所，Liège, Liège，瓦隆尼亚，比利时

    d . Defrere

  9. 美国加州大学圣克鲁斯分校pbsci -天文与天体物理系

    答:Skemer

  10. 明尼苏达大学天体物理研究所，明尼阿波利斯，美国

    c.e.伍德沃德

作者
  1. K.德克勒
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. m . Skrutskie
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  3. j . Leisenring
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  4. A. G.戴维斯
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  5. 答:康拉德
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  6. I.德·帕特
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  7. a . Resnick
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  8. 诉贝利
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  9. d . Defrere
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  10. 海因茨p .
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  11. 答:Skemer
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  12. e·斯伯丁
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  13. 答:Vaz
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  14. c . Veillet
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  15. c.e.伍德沃德
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

贡献

a.c.， a.s.， d.d.， j.l.， m.s.， p.h.， C.V.和C.E.W.开发并操作了用于获得这些观测的仪器。交流,主导者——A.V, d, e, K.d.K,由P.H.和V.B.数据。a.r.、J.L.和M.S.进行了数据缩减和校准。K.d.K.和M.S.分析了数据。a.g.d.， i.d.p.， j.l.， K.d.K.和M.S.撰写了正文和方法部分。

相应的作者

对应到K.德克勒．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢F. Marchis和J. Spencer对这项工作的同行评审所作的贡献。

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1 Io盘减法。

一个，b， LBTI在掩星期间拍摄的木卫一图像，之前(一个)及之后(b，即木卫一圆盘反射光的减法。在每张照片中，洛基·帕特拉在左上，皮兰·帕特拉在右下。减影图像中肢体周围的残余强度是肢体暗化修正不完善的结果。

扩展数据图2均匀强度模型。

主面板，Loki Patera内具有均匀强度分布的模型的入光和出光曲线，有(下一行)和没有(上一行)中央岛，用数据和1绘制σ不确定性。髌骨轮廓来自旅行者号的成像数据19，每一行的模型光曲线对应于该行左侧面板中的图像。从行之间的比较中可以清楚地看到，即使没有假设非均匀的强度分布，patera形状和中央岛产生入光曲线的宽尺度特征。但是，为了匹配出射光曲线，还需要添加一个不均匀的强度分布，这表明在出射时，主要的温度梯度是在木卫二翼的运动方向上(大致是西北到东南)。

扩展数据图3强度图对应于逐渐接近的拟合。

所示的强度重建与独立拟合像素大小为8公里× 8公里，基于对光曲线的拟合。该系列演示了光曲线中随着拟合收紧而变得越来越突出的系统噪声的人工制品。面板一个- - - - - -f对应于文中讨论的fit A-F。拟合指标总结在扩展数据表2；在此分辨率下，拟合C是首选模型。左边的箭头显示了木卫二的分支在进入和退出时的大致运动方向，表明分支的方向对应于拟合E和F中的条纹人工制品。

扩展数据图4模型光曲线和残差。

中A-F拟合的强度图对应的进、出模型光曲线(下面有残差图)扩展数据图3，用观测到的光曲线和1σ不确定性(误差条)。

扩展数据图5一个像素大小范围和两个像素形状的首选模型。

图像标题表示每个像素的大小，单位为公里;上一行，正方形像素;底部一行，菱形像素。菱形像素的边缘与木卫二经过洛基·帕特拉部分时的边缘平行。注意小像素模型中菱形像素形状的人工制品;在这些模型中，只有两个时间步长会影响每个像素的值，因此模型对光曲线中的噪声非常敏感。这些图像表明，在不同的模型参数和分辨率下，反演的强度分布是一致的。详细信息请参见方法。

扩展数据图6模拟温度图的检索。

模拟地图(顶部一行)包括均匀明亮的背景patera上高斯亮度分布的离散热特征。亮点在面板中占总强度的15%左右一个- - - - - -e，以及面板中约7.5%的强度f- - - - - -h，大小由10公里至40公里(全宽为特征的一半)。检索到的地图(底部一行)是使用应用于LBT数据的相同方法生成的，基于每个强度图对应的光曲线，并添加了真实的噪声。从图中可以看出，分析方法可以准确地检索到这些亮度级别局部热特征的存在和位置，但不能准确地检索到它们的形状和大小。

扩展数据图7具有全局梯度的模拟温度图检索。

模拟地图(一个，b)演示了两种可能的模型，它们具有相似的方位角平滑强度分布和朝向髌骨东南方向的整体亮度增加。检索到的地图(c，d)，根据模拟的光曲线(e，f)，其中包括逼真的噪音。检索到的地图表明，尽管模型光曲线之间有相似之处，但通过检索过程可以清楚地区分这些场景。

扩展数据图8模型适合没有中央岛。

所示为基于8 km × 8 km平方像素模型的光曲线拟合的强度重建，将岛上像素的强度作为拟合中的自由参数。在没有对岛屿做任何假设的情况下，患者恢复了它的存在。面板一个- - - - - -d演示越来越紧密的适合光曲线;基于相应光曲线残差的优选模型为c在这里。面板一个- - - - - -d对应于文中讨论的fit A-D。

扩展数据表1观察结果
全尺寸表
表2不同模型的拟合优度指标
全尺寸表

幻灯片

权利和权限

转载及权限

关于本文

通过CrossMark验证货币和真实性

引用本文

德克勒，K.，斯克鲁茨基，M.， Leisenring, J.。et al。Io上Loki Patera的多阶段火山重新铺设。自然545， 199-202(2017)。https://doi.org/10.1038/nature22339

下载引用

  • 收到了：

  • 接受：

  • 发表：

  • 发行日期：

  • DOI：https://doi.org/10.1038/nature22339

这篇文章被引用

评论

通过提交评论，您同意遵守我们的条款而且社区指导原则．如果您发现一些滥用或不符合我们的条款或指导方针，请标记为不适当。

搜索

高级搜索

快速链接

自然简报

报名参加自然简报时事通讯-什么重要的科学，免费到您的收件箱每天。

获取当天最重要的科学故事，免费在您的收件箱。 注册《自然简报》
Baidu
map