簡(jiǎn)介：我們熟悉的火山熔巖都是由熔融巖石構(gòu)成的，他們來(lái)源于地球的地幔。而在宇宙中的其他行星上，常見(jiàn)的火山都是水火山。但是還有第三種更奇特的火山，金屬火山。

我們對(duì)地球上的火山都非常熟悉。它們大小不一，形狀各異，噴發(fā)也不同----有些像大爆炸，有些像弧形噴泉，有些只是慢慢滲出----但它們都有一個(gè)共同點(diǎn)：巖漿是由熔巖構(gòu)成的。

在非常厚的地幔上，有一個(gè)薄而堅(jiān)固的巖石地殼，這個(gè)地殼是由極熱（但不是熔融的?。┑膸r石構(gòu)成的。有時(shí)地殼附近的地幔確實(shí)會(huì)融化，融化的物質(zhì)會(huì)上升并突破地殼，就會(huì)導(dǎo)致火山爆發(fā)。

在外太陽(yáng)系，從小行星到更遠(yuǎn)的地方，我們也看到了火山活動(dòng)的證據(jù)——例如，土星的衛(wèi)星土衛(wèi)二有間歇泉，原行星谷神星也有火山特征。我們可以找到更多這樣的例子。但在這種情況下，"熔巖"不是巖石，而是流體。我們稱之為冰火山，寒冷的火山。

但還有第三種火山，我們稱為鐵火山，由鐵水和其他金屬引起的火山爆發(fā)形成的火山。這種情況以前從未直接觀察到過(guò)，但智利埃爾拉科火山富含鐵，這是直接指向鐵火山的證據(jù)。有一顆神秘的小行星，它繞著太陽(yáng)運(yùn)行，經(jīng)過(guò)火星，我們給它命名“靈神星”，它可能是一大塊的鎳鐵合成物，它上面曾經(jīng)可能也有鐵火山活動(dòng)（稍后會(huì)詳細(xì)介紹）。

因?yàn)樗鼜奈幢豢吹竭^(guò)，所以鐵火山這一概念主要還停留在理論上。為了使問(wèn)題更有具體的理論依據(jù)，來(lái)自北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的科學(xué)家們使用紐約的錫拉丘茲熔巖項(xiàng)目設(shè)施來(lái)模擬金屬火山流。他們使用一個(gè)巨大的坩堝，熔化了富含鐵的玄武巖（從美國(guó)五大湖地區(qū)的一個(gè)古老的火山地層收集，其中約50%是硅酸鹽，10%是鐵，其余是各種礦物質(zhì)），然后將其倒入金屬滑槽到沙子的底部，以研究它是如何流動(dòng)的。

熔融的硅酸鹽熔巖具有較高的粘度（它更厚，像油漆或糖漿），并以每秒約4厘米的速度緩慢流動(dòng)，形成一塊厚厚的，表面呈繩索狀，波紋狀的塊狀物。

鐵水熔巖比硅酸鹽密度更大，粘度也低得多（稠度更?。?。一些沿著硅酸鹽的頂部溢出，并非常迅速地沿著通道以41厘米/秒的速度流動(dòng)，比硅酸鹽快十倍。

大部分流經(jīng)硅酸鹽的鐵的密度更大，移動(dòng)速度約18厘米/秒（比頂部慢，但隨后它穿過(guò)硅酸鹽熔巖）。在硅酸鹽下看到三種不同的鐵熔液流動(dòng)脈沖，前兩個(gè)脈沖強(qiáng)，在流體的前部噴發(fā)，形成樹(shù)突的長(zhǎng)卷須。第三個(gè)溫和些，在流體的前部形成了一個(gè)鐵池。

當(dāng)它們冷卻時(shí)，硅酸鹽流體變得更暗更黑，而金屬流體則更灰。硅酸鹽流體總體上是玻璃狀的，但在靠近鐵的附近，硅酸鹽流體變得更加結(jié)晶，并且在它們接觸的兩種物質(zhì)之間存在一些混合物。

在一個(gè)熔巖流實(shí)驗(yàn)（左）中，熔融金屬（底部）從更厚更多巖石的硅酸鹽流下爆發(fā)，形成卷須。冷卻后（右），硅酸鹽流動(dòng)呈玻璃狀和黑色，而金屬流是灰色的。請(qǐng)注意，在兩張鏡頭中，沿著硅酸鹽沉積物右上角流動(dòng)的銀色細(xì)線金屬。圖片提供：索爾達(dá)蒂 等， 知識(shí)共享4.0 國(guó)際許可證

不錯(cuò)，冷卻的，或者說(shuō)，正在變冷，但這意味著什么呢？

通過(guò)觀察流動(dòng)發(fā)生的方程式，得出的結(jié)論是即使在低重力環(huán)境中，如火星或小行星上，也應(yīng)該發(fā)生這種流動(dòng)?？紤]到火山流的整體形狀，這意味著有可能在其他天體上發(fā)現(xiàn)鐵火山！

我們?cè)賮?lái)看看靈神星。它是位于火星和木星之間的小行星帶的質(zhì)量第九大的天體，也是第十六大天體，它是一個(gè)尺寸約為290 x 245 x 170公里畸形的太空土豆。

一段時(shí)間以來(lái)，人們一直認(rèn)為它的金屬含量很高，不過(guò)最近的測(cè)量表明它的密度大約是水的4倍（水的密度為每立方厘米1克，標(biāo)準(zhǔn)單位）;巖石小行星的密度是這個(gè)數(shù)字的一半。鐵的密度為8，因此靈神星很可能是鐵和巖石的混合物。此外，靈神星的光譜也最符合巖石和金屬的混合物的。

靈神星有可能曾經(jīng)是一顆更大的小行星的核心。在它形成后，被熔化，較重的物質(zhì)如金屬沉入行星內(nèi)部，較輕的巖石物質(zhì)則上升到行星表面。而且，也有可能在它的構(gòu)成物質(zhì)分離后不久（所謂的分化），它就經(jīng)歷了一系列撞擊，剝離了大部分上層的巖石，將核心暴露在太空中。行星的表面上可能也有一些混合物體。

在靈神星形成的過(guò)程中，其金屬核也可能保持熔融狀態(tài)。如果是這樣，它會(huì)從外面冷卻，形成一個(gè)堅(jiān)固金屬外殼，當(dāng)它冷卻收縮時(shí)，收縮壓力會(huì)導(dǎo)致它開(kāi)裂，這樣，它內(nèi)部熔融的金屬就可能會(huì)流到表面上。

金屬小行星靈神星的杰作，基于對(duì)其形狀的真實(shí)觀察。

圖片來(lái)源：瑪克薩爾衛(wèi)星影像公司/亞洲空間研究所/P.Rubin/美國(guó)宇航局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院

啊哈！那么，這些用巖石和金屬混合物進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)可以預(yù)測(cè)靈神星表面上的流動(dòng)是什么樣子的呢（具體來(lái)說(shuō)，由于金屬流動(dòng)粘度低，他們認(rèn)為靈神星表面的噴發(fā)物堆積可能很低;也就是說(shuō)，它們不會(huì)堆積得很高，因?yàn)榱黧w流動(dòng)會(huì)迅速擴(kuò)散）。而且，碰巧的是，美國(guó)宇航局目前正在策劃一個(gè)靈神星任務(wù)（令人困惑，也被稱為靈神星），該任務(wù)計(jì)劃于2022年發(fā)射，并于2026年抵達(dá)小行星。當(dāng)它到達(dá)那里時(shí)，我們很可能會(huì)看到類似于實(shí)驗(yàn)中看到的流體流動(dòng)的證據(jù)。

不得不說(shuō)，這簡(jiǎn)直是太酷了。我們目前近距離觀察的小行星都是巖石構(gòu)成的，從來(lái)沒(méi)有像在靈神星這樣的小行星進(jìn)行過(guò)觀察。目前還不清楚航天器到達(dá)那里時(shí)會(huì)看到什么。但是，如果它看到靈神星上的金屬熔巖流，那么鐵火山將不再是理論上的了，而是實(shí)際存在的。

BY: Phil Plait

FY: GLEN Li

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