Astronomie

Wann war der letzte Ausbruch auf dem Mond?

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Die Mondstute sind Becken, die sich im Laufe der Mondgeschichte mit Magma gefüllt haben. Es gab also irgendwann Eruptionen auf der Mondoberfläche. Wann fand der letzte Ausbruch auf dem Mond statt?


Vor langer Zeit.

Die großen marebildenden Eruptionen fanden vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren statt, aber eine Zeitung Ages and stratigraphy of mare basalts stellt fest, dass einige vulkanische Basalte so jung sind wie 1,2 Milliarden Jahre. Es scheint jedoch, dass Einschläge seit einer Milliarde Jahre der einzige aktive geologische Prozess waren, was zu der Beobachtung führte, dass der Mond (geologisch) starb, als das komplexe Leben auf der Erde begann.


Bradenet al. 2014 deutet darauf hin, dass Vulkanismus auf dem Mond vor bis zu 100 Millionen Jahren aufgetreten sein könnte. Die meisten Spuren von Vulkanismus wie die Mondstute sind mehr als 3 Milliarden Jahre alt. Es gibt jedoch kleine Flecken, die durch Vulkanismus entstanden sein könnten und die ~100 Millionen Jahre alt sind.


Inhalt

Vor der spanischen Kolonisierung von Teneriffa im Jahr 1496 bezeichneten die einheimischen Guanchen eine mächtige Figur, die im Vulkan lebte, die Licht, Kraft und Sonne in sich trägt. El Pico del Teide ist der moderne spanische Name. [fünfzehn]

Der Teide war ein heiliger Berg für die Ureinwohner der Guanchen, daher galt er als mythologischer Berg, wie es der Olymp für die alten Griechen war. Der Legende nach entführte Guayota (der Teufel) Magec (den Gott des Lichts und der Sonne) und sperrte ihn im Vulkan ein, wodurch die Welt in Dunkelheit gestürzt wurde. Die Guanchen baten ihren obersten Gott Achamán um Gnade, also kämpfte Achamán gegen Guayota, befreite Magec aus den Eingeweiden des Berges und verstopfte den Krater mit Guayota. Es wird gesagt, dass Guayota seitdem im Teide eingeschlossen ist. Wenn die Guanchen während einer Eruption zum Teide fuhren, war es üblich, Lagerfeuer zu entzünden, um Guayota zu erschrecken. Guayota wird oft als schwarzer Hund dargestellt, begleitet von seinem Dämonenheer (Tibicenas).

Die Guanchen glaubten auch, dass der Teide den Himmel hochhielt. Viele in den Bergen gefundene Verstecke enthalten Überreste von Steinwerkzeugen und Keramik. Diese wurden als rituelle Ablagerungen interpretiert, um dem Einfluss böser Geister, wie sie von den Berbern der Kabylie gemacht wurden, entgegenzuwirken. Die Guanchen glaubten, dass der Berg der Ort ist, an dem die Mächte des Bösen und die bösartigste Gestalt, Guayota, untergebracht sind. [16]

Guayota hat ähnliche Merkmale wie andere mächtige Gottheiten, die Vulkane bewohnen, wie die Göttin Pele der hawaiianischen Mythologie, die im Vulkan Kīlauea lebt und von den einheimischen Hawaiianern als verantwortlich für die Eruptionen des Vulkans angesehen wird. [17] Dasselbe galt für die alten Griechen und Römer, die glaubten, Vulcano und der Ätna seien Schornsteine ​​der Gießerei des Feuergottes Hephaistos (Vulkan auf Latein).

Als Christoph Kolumbus 1492 die Insel Teneriffa erreichte, behauptete seine Crew, Flammen vom höchsten Berg der Insel (Teide) kommen zu sehen. [18]

Die Stratovulkane Teide und Pico Viejo (Old Peak, obwohl er tatsächlich jünger als der Teide ist) sind die jüngsten Aktivitätszentren auf der Vulkaninsel Teneriffa, die die größte (2.058 km 2 oder 795 Quadratmeilen) und die höchste (3.715 Quadratmeilen) ist m oder 12.188 ft) Insel auf den Kanaren. [19] Es hat eine komplexe vulkanische Geschichte. Die Entstehung der Insel und die Entwicklung des heutigen Teide-Vulkans verliefen in den fünf Phasen, die in der Abbildung rechts dargestellt sind.

Stufe eins Bearbeiten

Wie die anderen Kanarischen Inseln und vulkanischen Ozeaninseln im Allgemeinen wurde Teneriffa durch die Ansammlung von drei großen Schildvulkanen gebaut, die sich in relativ kurzer Zeit entwickelten. [20] Dieser Vulkanismus im frühen Schildstadium bildete den Großteil des entstandenen Teils von Teneriffa. Die Schildvulkane stammen aus dem Miozän und frühen Pliozän [21] und sind in drei isolierten und tief erodierten Massiven erhalten: Anaga (im Nordosten), Teno (im Nordwesten) und Roque del Conde (im Süden). [22] Jeder Schild wurde anscheinend in weniger als drei Millionen Jahren gebaut und die gesamte Insel in etwa acht Millionen Jahren. [23]

Stufe zwei und drei Bearbeiten

Auf das anfängliche Jugendstadium folgte eine Periode von 2–3 Millionen Jahren eruptiver Ruhe und Erosion. Diese Einstellung der Aktivität ist typisch für die Kanaren La Gomera, zum Beispiel, befindet sich derzeit in dieser Phase. [24] Nach dieser Ruhephase konzentrierte sich die vulkanische Aktivität auf zwei große Gebäude: den zentralen Vulkan Las Cañadas und das Anaga-Massiv. Der Vulkan Las Cañadas entwickelte sich über den Schildvulkanen des Miozäns und kann einen Durchmesser von 40 km (25 Meilen) und eine Höhe von 4.500 m (14.800 ft) erreicht haben. [25]

Stufe vier Bearbeiten

Vor etwa 160-220.000 Jahren brach der Gipfel des Vulkans Las Cañadas I zusammen, [26] wodurch die Caldera von Las Cañadas (Ucanca) entstand. [23] Später bildete sich in der Nähe von Guajara ein neuer Stratovulkan, Las Cañadas II, der dann katastrophal zusammenbrach. Ein weiterer Vulkan, Las Cañadas III, bildete sich im Diego Hernandez-Sektor der Caldera. Alle Vulkane von Las Cañadas erreichten eine maximale Höhe ähnlich der des Teide (der manchmal als Vulkan Las Cañadas IV bezeichnet wird).

Es gibt zwei Theorien über die Entstehung der 16 km × 9 km (9,9 mi × 5,6 mi) großen Caldera. [27] Die erste besagt, dass die Depression das Ergebnis eines vertikalen Kollapses des Vulkans ist, der durch die Entleerung flacher Magmakammern auf etwa Meereshöhe unter dem Vulkan Las Cañadas nach großvolumigen explosiven Eruptionen ausgelöst wurde. [23] [28] [29] Die zweite Theorie besagt, dass die Caldera durch eine Reihe von seitlichen Gravitationskollaps ähnlich den in Hawaii beschriebenen gebildet wurde. [30] Beweise für die letztere Theorie wurden sowohl in Onshore-Beobachtungen [31] [32] [33] als auch in Studien zur Meeresgeologie gefunden. [23] [34]

Stufe fünf Bearbeiten

Von vor etwa 160.000 Jahren bis heute bildeten sich die Stratovulkane Teide und Pico Viejo in der Caldera von Las Cañadas. [35]

Der Teide brach zuletzt 1909 aus dem El Chinyero-Schlot [23] auf dem Santiago-Rücken aus. Die historische vulkanische Aktivität auf der Insel ist mit Schloten am Santiago- oder Nordwest-Riss (Boca Cangrejo 1492, Montañas Negras 1706, [23] Narices del Teide oder Chahorra im Jahr 1798 und El Chinyero im Jahr 1909) und der Cordillera Dorsal oder Nordosten verbunden Riss (Fasnia 1704, Siete Fuentes und Arafo 1705). Der Ausbruch des Montañas Negras im Jahr 1706 zerstörte die Stadt und den wichtigsten Hafen von Garachico sowie mehrere kleinere Dörfer. [fünfzehn]

Historische Aktivitäten im Zusammenhang mit den Stratovulkanen Teide und Pico Viejo [23] traten 1798 von den Narices del Teide an der Westflanke des Pico Viejo auf. Eruptives Material von Pico Viejo, Montaña Teide und Montaña Blanca füllt teilweise die Caldera von Las Cañadas. [22] Die letzte explosive Eruption des zentralen Vulkanzentrums fand vor etwa 2000 Jahren von Montaña Blanca statt. Der letzte Ausbruch innerhalb der Caldera Las Cañadas ereignete sich 1798 von den Narices del Teide oder Chahorra (Nüstern des Teide) an der Westflanke des Pico Viejo. Die Eruption war überwiegend strombolianisch und der größte Teil der Lava war ʻaʻā. Diese Lava ist neben der Straße Vilaflor-Chio sichtbar.

Christoph Kolumbus berichtete, dass er auf seiner Reise zur Entdeckung der Neuen Welt im Jahr 1492 „ein großes Feuer im Orotava-Tal“ gesehen habe, als er an Teneriffa vorbeisegelte. Radiometrische Datierungen möglicher Laven weisen darauf hin, dass 1492 im Orotava-Tal keine Eruption stattfand, wohl aber eine von der Boca Cangrejo-Quelle. [23]

Die letzte Gipfeleruption vom Teide ereignete sich um das Jahr 850 n. Chr. und diese Eruption produzierte die "Lavas Negras" oder "Schwarze Lava", die einen Großteil der Flanken des Vulkans bedecken. [23]

Vor etwa 150.000 Jahren ereignete sich eine viel größere explosive Eruption, wahrscheinlich mit dem vulkanischen Explosivitätsindex 5. Es entstand die Las Cañadas-Caldera, eine große Caldera auf etwa 2.000 m über dem Meeresspiegel, etwa 16 km (9,9 Meilen) von Ost nach West und 9 km (5,6 Meilen) von Norden nach Süden. Bei Guajara, auf der Südseite des Bauwerks, erheben sich die Innenwände als fast steile Klippen von 2.100 bis 2.715 m (6.890 bis 8.907 ft). Der 3.715 m (12.188 ft) hohe Gipfel des Teide selbst und sein Schwester-Stratovulkan Pico Viejo (3.134 m (10.282 ft)) befinden sich beide in der nördlichen Hälfte der Caldera und stammen von Eruptionen später als diese prähistorische Explosion.


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Wann war der letzte Ausbruch auf dem Mond? - Astronomie

Forscher der UC Berkeley berichten von außergewöhnlich heller Eruption auf Io
13. November 2002

Von Robert Sanders, Medienarbeit

Der Ausbruch fand im Februar 2001 statt, obwohl die Bildanalyse erst vor kurzem von einem Astronomenteam der University of California, Berkeley, abgeschlossen wurde. Die Gruppe wurde gemeinsam von dem Postdoktoranden Franck Marchis und Imke de Pater, Professorin für Astronomie und für Erd- und Planetenwissenschaften, geleitet.

Ihre Ergebnisse werden in der November-Ausgabe des Planetary Sciences Journal veröffentlicht Ikarus.

"Es ist klar, dass dieser Ausbruch sowohl auf Io als auch auf der Erde die energiereichste ist, die jemals gesehen wurde", sagte Marchis. „Mit dem Ende der Galileo-Mission sind bodengestützte Teleskope, die mit adaptiven Optiksystemen ausgestattet sind, die besten Werkzeuge zur Überwachung der vulkanischen Aktivität von Io. Es ist klar, dass die zukünftige Überwachung des Vulkanismus von Io in der Hand von terrestrischen Beobachtern liegt.“

Adaptive Optik verwendet eine Technik, um das Funkeln von Sternen zu entfernen, indem segmentierte Spiegel schnell genug gebogen werden, um das durch turbulente Luft in der Atmosphäre erzeugte Rückprallbild zu stabilisieren und zu fokussieren.

Io, einer von vier großen Jupitermonden, ist stark vulkanisch mit Hochtemperaturausbrüchen, die denen auf der Erde ähneln, was auf eine ähnliche siliziumreiche Zusammensetzung hindeutet. Die Io-Eruption von 2001 war ganz in der Nähe von Surt, dem Ort einer großen Eruption im Jahr 1979, die zwischen den Vorbeiflügen Voyager 1 und Voyager 2 stattfand.

"Die Surt-Eruption scheint eine Fläche von 1.900 Quadratkilometern zu bedecken, die größer ist als die Stadt Los Angeles und sogar größer als die gesamte Stadt London", sagte Marchis. "Die Gesamtenergiemenge, die durch die Eruption freigesetzt wird, ist erstaunlich hoch, wobei die Wärmeleistung dieser einen Eruption fast der Gesamtenergiemenge entspricht, die vom gesamten Rest von Io emittiert wird, einschließlich anderer Vulkane."

Die von der Io-Lava bedeckte Fläche ist erheblich größer als der gesamte Kegel eines der aktivsten Vulkane der Erde, des Ätna in Italien, und weitaus größer als der jüngste Ausbruch des Ätna im Jahr 1992.

"Diese Eruption ist wirklich massiv", sagte Ashley Davies, PhD, Wissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA, die bei der Modellierung der Eruption geholfen hat. "Die beobachtete Energie weist auf das Vorhandensein eines heftigen Vulkanausbruchs mit hoher Temperatur hin. Die Art von Eruption, die diese thermische Signatur erzeugt, hat kilometerhohe Feuerfontänen aus geschmolzener Lava, die durch expandierende Gase mit großer Geschwindigkeit aus dem Boden geschleudert werden. begleitet von ausgedehnten Lavaströmen an der Oberfläche."

Ios Vulkanismus wurde in den letzten acht Jahren von der Raumsonde Galileo und jetzt, mit dem Aufkommen adaptiver Optiksysteme, von erdgebundenen Astronomen beobachtet. Bodengestützte Beobachtungen mit einem adaptiven Optiksystem, das sehr hochauflösende Bilder erzeugt, bieten eine wettbewerbsfähige Alternative zur begrenzten zeitlichen und räumlichen Abdeckung von Io durch Weltraummissionen, sagte Marchis. Die räumliche Auflösung beträgt 105 Kilometer (66 Meilen) pro Pixel, vergleichbar mit vielen Infrarotbeobachtungen, die das Galileo Near Infrared Mapping Spectrometer aus der Umlaufbahn um den Jupiter erhalten hat.

"Wir hatten das Glück, den Beginn einer Ausbruchseruption zu entdecken", sagte de Pater. "Dank der hochauflösenden Fähigkeiten des adaptiven Optiksystems war es möglich, den Ort der Eruption zu lokalisieren, und die Wellenlängenabdeckung ermöglichte es uns, die Art der Eruption einzuschränken."

Mit einer speziellen Infrarotkamera nahm das Keck-Teleskop an zwei Tagen, dem 20. und 22. Februar, Bilder von Io bei drei verschiedenen Wellenlängen auf. Am ersten Tag war Io meist ruhig, mit sichtbaren Oberflächenmerkmalen wie dunklen Calderas und relativ hellen Bereichen, die reich an Schwefeldioxidfrost sind. Zwei Tage später jedoch war aus einem scheinbar kleinen heißen Fleck an der Oberfläche eine große helle Eruption geworden.

"Wir beobachteten dieselbe Seite des Satelliten und waren erstaunt, eine sehr helle Eruption zu sehen, die plötzlich aufgetaucht war", sagte Marchis. Das Team der UC Berkeley erhielt schnell Daten, bevor Io in den Schatten des Jupiter trat.

Die Daten wurden mit fortschrittlichen Bildverarbeitungstechniken und einem Paket namens MISTRAL analysiert, das vom französischen Büro National d'Etudes et de Recherche Aerospatiales (ONERA) entwickelt wurde. MISTRAL liefert klare Bilder von einer Qualität, die mit Beobachtungen über der Erdatmosphäre vergleichbar ist. Die Daten zeigten, dass die Temperatur der ausbrechenden Lava etwa 1.500 Kelvin betrug, ähnlich der, die auf der Erde an Orten wie den hawaiianischen Vulkanen üblich ist.

Das Untersuchungsteam besteht aus Marchis und de Pater von der UC Berkeley, Davies vom Jet Propulsion Laboratory, UC Berkeley Doktorand Henry G. Roe, Thierry Fusco von ONERA, David Le Mignant vom WM Keck Observatory, Pascal Descamps vom Institut de M canique C leste, Bruce A. Macintosh vom Lawrence Livermore National Laboratory und Ren e Prang vom Institut d'Astrophysique Spatiale.

Diese Beobachtungsstudie von Io wurde vom France-Berkeley Fund, der National Science Foundation und dem von der UC Santa Cruz verwalteten Technologiezentrum für adaptive Optik unterstützt.

Das W. M. Keck Observatorium auf dem Gipfel des Mauna Kea bietet Astronomen Zugang zu zwei optischen 10-Meter-Teleskopen, den größten der Welt. Jedes Teleskop verfügt über einen revolutionären Hauptspiegel, der aus 36 sechseckigen Segmenten besteht, die zusammen als ein einziges Stück reflektierendes Glas arbeiten, um beispiellose Leistung und Präzision zu bieten. Beide Keck-Teleskope sind mit adaptiver Optik ausgestattet.


Forscher modellieren Eruptionsquelle auf Jupiters Mond Europa

Die künstlerische Konzeption des eisigen Mondes Europa des Jupiter zeigt einen hypothetischen kryovulkanischen Ausbruch, bei dem salzhaltiges Wasser aus der eisigen Hülle in den Weltraum strömt. Ein neues Modell dieses Prozesses auf Europa könnte auch Plumes auf anderen eisigen Körpern erklären. Bildnachweis: Richter Blaine Wainwright

Auf Jupiters eisigem Mond Europa könnten mächtige Eruptionen in den Weltraum ausbrechen und unter hoffnungsvollen Astrobiologen auf der Erde Fragen aufwerfen: Was würde aus kilometerhohen Wolken explodieren? Könnten sie Anzeichen von außerirdischem Leben enthalten? Und wo in Europa würden sie entstehen? Eine neue Erklärung weist nun auf eine Quelle hin, die näher an der gefrorenen Oberfläche liegt, als man erwarten könnte.

Anstatt aus den Tiefen der europäischen Ozeane zu stammen, könnten einige Eruptionen aus Wassertaschen stammen, die in die eisige Schale selbst eingebettet sind, so neue Erkenntnisse von Forschern der Stanford University, der University of Arizona, der University of Texas und des Jet Propulsion Laboratory der NASA.

Mithilfe von Bildern, die von der NASA-Raumsonde Galileo gesammelt wurden, entwickelten die Forscher ein Modell, um zu erklären, wie eine Kombination aus Gefrieren und Druckbeaufschlagung zu einem kryovulkanischen Ausbruch oder einem Wasserstoß führen könnte. Die Ergebnisse, veröffentlicht am 10. November in Geophysikalische Forschungsbriefe, haben Auswirkungen auf die Bewohnbarkeit des darunter liegenden Ozeans Europas – und können Eruptionen auf anderen eisigen Körpern im Sonnensystem erklären.

Wissenschaftler haben spekuliert, dass der riesige Ozean, der unter der eisigen Kruste Europas verborgen ist, Elemente enthalten könnte, die für das Leben notwendig sind. Aber abgesehen davon, ein Tauchboot zum Mond zu schicken, um es zu erkunden, ist es schwierig, es mit Sicherheit zu wissen. Das ist einer der Gründe, warum Europas Plumes so viel Interesse geweckt haben: Wenn die Eruptionen aus dem unterirdischen Ozean kommen, könnten die Elemente von einer Raumsonde, wie sie für die kommende Europa Clipper-Mission der NASA geplant ist, leichter entdeckt werden.

Aber wenn die Schwaden ihren Ursprung in der eisigen Schale des Mondes haben, sind sie möglicherweise weniger lebensfreundlich, weil es schwieriger ist, die chemische Energie aufrechtzuerhalten, um das Leben dort anzutreiben. In diesem Fall werden die Chancen, die Bewohnbarkeit aus dem Weltraum zu entdecken, verringert.

"Zu verstehen, woher diese Wasserfahnen kommen, ist sehr wichtig, um zu wissen, ob zukünftige Europa-Entdecker eine Chance haben könnten, tatsächlich Leben aus dem Weltraum zu entdecken, ohne Europas Ozean zu untersuchen", sagte Hauptautor Gregor Steinbrügge, Postdoktorand an der Stanford School of Earth, Energy & Umweltwissenschaften (Stanford Earth).

Die Forscher konzentrierten ihre Analysen auf Manannán, einen 29 Kilometer breiten Krater auf Europa, der vor einigen zehn Millionen Jahren durch einen Einschlag mit einem anderen Himmelsobjekt entstand. Mit der Begründung, dass eine solche Kollision eine enorme Wärmemenge erzeugt hätte, modellierten sie, wie das Schmelzen und anschließende Gefrieren einer Wassertasche innerhalb der eisigen Hülle das Wasser zum Ausbruch gebracht haben könnte.

„Der Komet oder Asteroid, der die Eisschale traf, war im Grunde ein großes Experiment, mit dem wir Hypothesen aufstellen und testen“, sagte Co-Autor Don Blankenship, leitender Forscher am Institut für Geophysik der Universität von Texas (UTIG) und leitender Forscher invest des Radar for Europa Assessment and Sounding: Ocean to Near-Surface (REASON) Instrument, das auf Europa Clipper fliegen wird. "Das Team für Polar- und Planetenwissenschaften am UTIG widmet sich derzeit der Bewertung der Fähigkeit dieses Instruments, diese Hypothesen zu testen."

Das Modell weist darauf hin, dass sich Europas Wasser in den späteren Stadien des Aufpralls in Eis verwandelte, wodurch Wassertaschen mit erhöhtem Salzgehalt in der Mondoberfläche entstehen könnten. Darüber hinaus können diese salzigen Wassertaschen seitlich durch Europas Eispanzer wandern, indem sie angrenzende Regionen mit weniger Brackeis schmelzen und dadurch noch salziger werden.

„Wir haben eine Möglichkeit entwickelt, wie sich ein Wassersack seitlich bewegen kann – und das ist sehr wichtig“, sagt Steinbrügge. "Es kann sich entlang thermischer Gradienten von kalt zu warm bewegen und nicht nur durch die Schwerkraft nach unten."

Das Modell sagt voraus, dass eine wandernde Soletasche, die das Zentrum des Manannán-Kraters erreichte, stecken blieb und zu gefrieren begann, wodurch Druck erzeugt wurde, der schließlich zu einer Wolke führte, die schätzungsweise über eine Meile hoch war. Der Ausbruch dieser Wolke hinterließ ein charakteristisches Zeichen: ein spinnenförmiges Merkmal auf der Oberfläche Europas, das durch Galileo-Bildgebung beobachtet und in das Modell der Forscher integriert wurde.

"Obwohl durch die Migration von Soletaschen erzeugte Wolken keinen direkten Einblick in Europas Ozean bieten würden, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Europas Eispanzer selbst sehr dynamisch ist", sagte Co-Lead-Autorin Joana Voigt, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der University of Arizona, Tucson .

Die relativ geringe Größe der Wolke, die sich bei Manannán bilden würde, deutet darauf hin, dass Einschlagskrater wahrscheinlich nicht die Quelle anderer, größerer Wolken auf Europa erklären können, die auf der Grundlage von Hubble- und Galileo-Daten vermutet wurden, sagen die Forscher. Aber der für die Manannán-Eruption modellierte Prozess könnte auf anderen eisigen Körpern stattfinden – sogar ohne ein Aufprallereignis.

"Die Migration von Soletaschen ist nicht nur auf europäische Krater anwendbar", sagte Voigt. "Stattdessen könnte der Mechanismus Erklärungen für andere eisige Körper liefern, in denen thermische Gradienten existieren."

Die Studie liefert auch Schätzungen darüber, wie salzig die gefrorene Oberfläche und der Ozean Europas sein könnten, was wiederum die Transparenz seiner Eishülle für Radarwellen beeinträchtigen könnte. Die Berechnungen, die auf Bildern von Galileo von 1995 bis 1997 basieren, zeigen, dass Europas Ozean etwa ein Fünftel so salzig sein könnte wie der Ozean der Erde – ein Faktor, der die Kapazität des Radarlots der Europa Clipper-Mission verbessern wird, Daten aus seinem Inneren zu sammeln.

Die Ergebnisse könnten Astrobiologen entmutigen, die hoffen, dass Europas ausbrechende Federn Hinweise auf die Fähigkeit des inneren Ozeans geben könnten, Leben zu unterstützen, da die Federn nicht mit dem Ozean Europas verbunden sein müssen. Das neue Modell bietet jedoch Einblicke in die Entwirrung der komplexen Oberflächenstrukturen Europas, die hydrologischen Prozessen, der Anziehungskraft des Jupiter und verborgenen tektonischen Kräften im eisigen Mond unterliegen.

„Dies macht den flachen Untergrund – die Eisschale selbst – zu einem viel aufregenderen Ort zum Nachdenken“, sagte Co-Autor Dustin Schroeder, Assistenzprofessor für Geophysik in Stanford. "Es eröffnet eine ganz neue Denkweise darüber, was mit Wasser in der Nähe der Oberfläche passiert."


Höllische zwei Wochen auf Jupiters Mond Io

Drei massive Vulkanausbrüche ereigneten sich auf Jupiters Mond Io, einem Satelliten von der Größe des Erdmonds, innerhalb von zwei Wochen im vergangenen August, was Astronomen zu Spekulationen veranlasste, dass diese vermutlich seltenen Ausbrüche, die Material Hunderte von Meilen über die Oberfläche schicken können, sein könnten viel häufiger als bisher angenommen.

„Wir erwarten normalerweise alle ein oder zwei Jahre einen riesigen Ausbruch, und sie sind normalerweise nicht so hell“, sagte Imke de Pater, Professorin und Lehrstuhlinhaberin für Astronomie an der University of California, Berkeley, und Hauptautorin einer von zwei Veröffentlichungen, die beschreiben die Eruptionen. „Hier hatten wir drei extrem helle Ausbrüche, was darauf hindeutet, dass wir bei häufigerem Hinsehen vielleicht noch viel mehr davon auf Io sehen könnten.“

Io (ausgesprochen ee-o oder eye-o), der innerste der vier großen „galileischen“ Monde des Jupiter, ist etwa 2.300 Meilen groß und der vulkanisch aktivste Planet oder Mond in unserem Sonnensystem. Es ist auch der einzige Körper im Sonnensystem mit Vulkanen, die extrem heiße Lava ausbrechen, wie sie auf der Erde zu sehen ist. Aufgrund der geringen Schwerkraft von Io produzieren große Vulkanausbrüche einen Regenschirm aus Trümmern, der hoch in den Weltraum aufsteigt.

De Paters langjährige Kollegin und Co-Autorin Ashley Davies, Vulkanologin des Jet Propulsion Laboratory der NASA am California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien, sagte, dass die jüngsten Eruptionen mit früheren Ereignissen übereinstimmen, bei denen Dutzende Kubikmeilen Lava über Hunderte von Quadratkilometern ausgespuckt wurden Meilen in kurzer Zeit.

„Diese neuen Ereignisse gehören aufgrund ihrer Größe und der erstaunlich hohen thermischen Emission zu einer relativ seltenen Klasse von Eruptionen auf Io“, sagte er. „Die Energiemenge, die bei diesen Eruptionen freigesetzt wird, impliziert, dass Lavafontänen mit einem sehr großen Volumen pro Sekunde aus den Spalten sprudeln und Lavaströme bilden, die sich schnell über die Oberfläche von Io ausbreiten.“

Alle drei Ereignisse, einschließlich der größten und stärksten Eruption des Trios am 29. August 2013, waren wahrscheinlich von „Feuervorhängen“ gekennzeichnet, als Lava aus vielleicht kilometerlangen Rissen gesprengt wurde.

Die Veröffentlichungen wurden zur Veröffentlichung angenommen im Tagebuch Ikarus.

Lavafontänen auf Io

Aufnahme von Io im nahen Infrarot mit adaptiver Optik am Gemini-Nord-Teleskop am 29. August. Neben der extrem hellen Eruption am oberen rechten Rand des Satelliten ist in der Mitte von Ios Scheibe der Lavasee Loki zu sehen, sowie die verblassende Eruption, die Anfang des Monats von de Pater am südlichen (unteren) Rand entdeckt wurde. Bildnachweis: Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory/AURA

De Pater entdeckte die ersten beiden massiven Eruptionen am 15. August 2013 mit der Nahinfrarotkamera (NIRC2), die mit dem adaptiven Optiksystem des Keck-II-Teleskops gekoppelt war, einem von zwei 10-Meter-Teleskopen, die vom WM Keck-Observatorium auf Hawaii betrieben werden . Die hellste, an einer Caldera namens Rarog Patera, wurde berechnet, um einen 80 Quadratkilometer großen, 30 Fuß dicken Lavastrom zu produzieren, während der andere, in der Nähe einer anderen Caldera namens Heno Patera, Ströme mit einer Fläche von 120 Quadratmeilen produzierte. Beide befanden sich auf der südlichen Hemisphäre von Io in der Nähe seines Randes und waren fünf Tage später fast verschwunden, als sie aufgenommen wurden.

De Pater entdeckte am 29. August eine dritte und noch hellere Eruption – eine der hellsten, die jemals auf Io gesehen wurde – zu Beginn einer einjährigen Reihe von Io-Beobachtungen unter der Leitung von de Kleer, wobei sowohl der Nahinfrarot-Imager mit adaptiver Optik verwendet wurde am Gemini North-Teleskop auf dem Mauna Kea und am SpeX-Nah-Infrarot-Spektrometer an der nahegelegenen Infrarot-Teleskopanlage (IRTF) der NASA. De Kleer nutzte die zufällige Entdeckung dieses Ausbruchs gleichzeitig bei Gemini und am IRTF, um zu zeigen, dass die Eruptionstemperatur wahrscheinlich viel höher ist als die typischen Eruptionstemperaturen auf der heutigen Erde, „ein Hinweis auf eine Zusammensetzung des Magmas, die auf der Erde nur in der Entstehungsphase unseres Planeten aufgetreten ist“. Jahre“, sagte de Kleer.

Zum Zeitpunkt der Beobachtung hatte die Thermalquelle eine Fläche von bis zu 32 Quadratmeilen. Die modellierte Temperatur der Lava deutete darauf hin, dass sie kaum Zeit zum Abkühlen hatte, was darauf hindeutet, dass das Ereignis von Lavafontänen dominiert wurde.

„Wir betrachten mehrere Kubikkilometer Lava in schnell eingelagerten Strömen“, sagte Davies, der Modelle entwickelt hat, um das Volumen des ausgebrochenen Magmas basierend auf spektroskopischen Beobachtungen vorherzusagen. „Dies wird uns helfen, die Prozesse zu verstehen, die dazu beigetragen haben, die Oberflächen aller terrestrischen Planeten, einschließlich der Erde und des Mondes, zu formen.“

Das Team verfolgte die Hitze des dritten Ausbruchs nach seiner Entdeckung fast zwei Wochen lang, um zu untersuchen, wie Vulkane die Atmosphäre von Io beeinflussen und wie diese Eruptionen einen Donut aus ionisiertem Gas – den Io-Plasmatorus – speisen, der Jupiter in der Nähe von Ios Umlaufbahn umgibt. De Kleer hat ihre Gemini- und IRTF-Beobachtungen zeitlich so abgestimmt, dass sie mit den Beobachtungen des Plasmatorus der japanischen Raumsonde HISAKI (SPRINT-A), die sich im Orbit um die Erde befindet, zusammenfällt, damit sie die verschiedenen Datensätze korrelieren kann.

Ein vulkanisches Labor

Bilder von Io, aufgenommen im nahen Infrarot mit adaptiver Optik am Gemini North-Teleskop, die die Entwicklung der Eruption verfolgen, während sie über 12 Tage an Intensität abnahm. Aufgrund der schnellen Rotation von Io wird in jeder Nacht, in der der Ausbruch sichtbar ist, ein anderer Bereich der Oberfläche mit abnehmender Helligkeit am 29. August und 30. und am 1., 3. und 10. September sichtbar. Bildnachweis: Katherine de Kleer/UC Berkeley/Gemini Observatory /AURA

Vulkane wurden erstmals 1979 auf Io festgestellt, und anschließende Studien der Galileo-Raumsonde, die 1996 zum ersten Mal an Io vorbeiflog, und bodengestützte Teleskope zeigen, dass ständig Eruptionen und Lavafontänen auftreten, die Flüsse und Lavaseen erzeugen. Aber große Eruptionen, die in einigen Fällen riesige Lavaströme mit einer Fläche von mehreren Tausend Quadratkilometern erzeugten, galten als selten. Nur 13 wurden zwischen 1978 und 2006 beobachtet, auch weil nur eine Handvoll Astronomen, darunter de Pater, regelmäßig den Mond abtasten.

Davies’ interest in Io’s volcanoes arises from the moon’s resemblance to an early Earth when heat from the decay of radioactive elements – much more intense than radiogenic heating today – created exotic, high-temperature lavas. Io remains volcanically active for a different reason – Jupiter and the moons Europa and Ganymede constantly tug on it – but the current eruptions on Io are likely similar to those that shaped the surfaces of inner solar system planets such as Earth and Venus in their youth.

“We are using Io as a volcanic laboratory, where we can look back into the past of the terrestrial planets to get a better understanding of how these large eruptions took place, and how fast and how long they lasted,” Davies said.

In a third paper accepted by Ikarus, de Pater, Davies and their colleagues summarize a decade of Io observations with the Keck II and Gemini telescopes. Their map of the surface of Io pinpointed more than two dozen hot spots whose spatial distribution changed significantly between 2001 and 2010. In 2010 the hot spots were dominated by two volcanic centers: Loki Patera, an extremely large active lava lake on Io, and Kanehekili Fluctus, an area of continuing pahoehoe lava flows.

The team hopes that monitoring Io’s surface annually will reveal the style of volcanic eruptions on the moon, constrain the composition of the magma, and accurately map the spatial distribution of the heat flow and potential variations over time. This information is essential to get a better understanding of the physical processes involved in the heating and cooling processes on Io, de Pater said.

The work is funded by the National Science Foundation and NASA’s Outer Planets Research and Planetary Geology and Geophysics Programs.


Support and opposition

Of course, some Hawaiian residents and native Hawaiians alike support the TMT, seeing the telescopes atop Maunakea as modern successors to the islanders' pre-contact expertise at navigating by the stars, as a vital segment of the local economy, and as a pathway to educational and employment opportunities for their children.

(A TMT representative said that it's too early to estimate how much would be spent in Hawaii if the project goes through, but that once the facility is observing, the organization expects to spend about $50 million each year on operations and employ 140 people.)

Tyler Trent, a doctoral student in astronomy at the University of Arizona, is one of those native Hawaiians, although he said he wrestled with the decision. "Whether I'm for it or against it, if that gets built, people are going to be hurt by it," he told Space.com.

Trent concluded that TMT and its counterparts deserve a place on the sacred summit. "I don't see them as like another shopping center or another hotel," he said. "These are special things that are illuminating secrets of the universe." He worries that continuing opposition to the TMT is painting his culture as backward and anti-science, despite the loud objections of kia'i that they are no such thing, and he's disappointed that some astronomers unaffiliated with the project have started speaking out against construction on Maunakea.

"Maybe astronomers taking too neutral of a stance or even supporting the kia'i because that's what they believe being respectful to native Hawaiian culture is — I'm starting to think that maybe that's not the right way to go about it," he said. "I think at the end of the day, it's people from the outside picking which native Hawaiian culture they want to support or they want to agree with. I think that if outsiders want to pick one, I truly think that they should support the side that is trying to integrate the two, that is trying to build bridges between the two."

Trent added that he thought he would feel the same way if the site were on his own island, Oahu, which holds Honolulu. But it can't be. For scientists hoping to build the TMT, the summit of Maunakea is simply the best possible site. They want a Northern Hemisphere location to better facilitate partnerships with telescopes in the south, including the equally massive Giant Magellan Telescope already under construction in Chile.

Then, it's a matter of atmospheres. It's here that Maunakea really shines, although you wouldn't know that halfway to the summit, where the kia'i camp amid gusts of wind and transitory bursts of showers and sun.

It's a different story at the summit itself, which picky astronomers consider among the best places on Earth for ground-based astronomy. That's in part because of, ironically, one of the same reasons native Hawaiians consider the peak sacred: the barely-there oxygen. Like so many telescopes around the world, TMT has gravitated to a mountaintop site that would carry its optical equipment through some of the lower layers of Earth's atmosphere, which can blur telescope images.

Even the summit's view, however, leaves astronomers dissatisfied. That's why TMT would be armed with an adaptive optics system, which measures and automatically subtracts blurriness caused by the atmosphere. TMT's version would be equipped with lasers that create artificial stars for the system to judge, which lets astronomers observe fainter objects.

But such technology doesn't negate astronomers' desire to remain perched at high elevations, TMT project scientist Christophe Dumas told Space.com. For a project as ambitious as TMT, he said, siting is crucial to an instrument's output, despite opposition. The TMT has its eye on a site in the Canary Islands as a back-up location, which would slightly reduce the project's price tag, a representative said. But that site is still a clear second choice for astronomers and would require some adjustments to the facility, he said.

For the kia'i, their opposition is not just about Maunakea, it's about the way astronomy and science in general operates, particularly given that mountaintops are nearly always sacred to someone. One leader of the kia'i emphasized that the solution was not merely for the TMT to move, as some astronomers have begun to call for, but to find a location where people truly welcome it.

That could require a new way of approaching such projects, several native Hawaiians said. In particular, scientists looking to start a new project would be wise to incorporate local communities in discussions long before any opposition begins — long before it's even a project, in fact.

'Imiloa Astronomy Center, which operates under the aegis of the University of Hawaii at Hilo and seeks to tell all the various stories of Maunakea, is working to foster these conversations at Maunakea and elsewhere. Such dialogues should begin earlier and without such tense motivation, Ka'iu Kimura, a native Hawaiian and 'Imiloa's director, told Space.com. "Not because there's conflict, but because it's just the right thing to do," she said.

The astronomy precinct at Maunakea and the TMT specifically are far, far past that point. Construction on the first modern telescope at the site began in 1964, and over the intervening decades, plenty of hard feelings have built up.

TMT isn't the first Maunakea project to meet opposition, but supporters and kia'i alike told me that things seem to be different this time. "I think a lot of people are saying, we have stood by long enough," Goodyear-Kaopua said. "The narrative that's been put forward is, well, why can't Hawaiians just share? We have been sharing for a long time, not always at our consent." She wants to see more native Hawaiians involved in making decisions about the summit.

One of the most significant decisions about the summit was made in the fall of 2018, when a state Supreme Court ruling allowed the project to continue. Four justices agreed with the state land management board's argument that astronomy had already changed the summit so much that one more observatory couldn't really make a difference. One dissented, arguing that this so-called degradation principle set a dangerous precedent.

For the kia'i, who see the mountain as a relative as much as a resource, "one more can't hurt" is not an acceptable philosophy. Many of the native Hawaiians I spoke with pointed to the degradation principle to voice their concerns about how decisions are made not just at Maunakea, but around the world. Some referenced climate change, others focused on land use, but many expressed concern about how humans have exploited and continue to exploit the planet.


Extent of Moon's giant volcanic eruption is revealed

Image shows the area around the Compton-Belkovich Volcanic complex (with the vertical scale enhanced for clarity). The red region (approximately 35km in diameter) is the volcanic complex and the green area is that containing the radioactive debris from the volcano's eruption, which stretches 300km to the east. Credit: Jack Wilson et al, Durham University

Scientists have produced a new map of the Moon's most unusual volcano showing that its explosive eruption spread debris over an area much greater than previously thought.

A team of astronomers and geologists, led by experts in the Institute for Computational Cosmology and Department of Earth Sciences at Durham University, UK, studied an area of the lunar surface in the Compton-Belkovich Volcanic Complex.

By mapping the radioactive element thorium which spewed out during the eruption they discovered that, with the help of the Moon's low gravity, debris from the unnamed volcano was able to cover an area the size of Scotland, or around 70,000km 2 .

The eruption, which happened 3.5 billion years ago, threw rock five times further than the pyroclastic flow of molten rock and hot gases that buried the Roman city of Pompeii, the researchers added.

The findings are being presented by lead author and Durham University PhD student Jack Wilson to the 46th Lunar and Planetary Science Conference in Texas tomorrow (Thursday, March 19, 2015).

The research used data from NASA's Lunar Prospector spacecraft which first spotted the volcanic site in 1999 when it detected an isolated deposit of thorium on the Moon's far-side between the Compton and Belkovich impact craters.

Image shows the area around the Compton-Belkovich Volcanic complex (with the vertical scale enhanced for clarity). The red region (approximately 35km in diameter) is the volcanic complex and the green area is that containing the radioactive debris from the volcano's eruption, which stretches 300km to the east. Credit: Jack Wilson, et al, Durham University

Since its discovery, the deposit had been hard to study because it is hidden beneath debris from meteorite impacts, but Lunar Prospector did detect gamma rays emitted by the thorium that can pass through up to a metre of rock.

Based on this information, the Durham-led team used a "pixon" image enhancement technique, originally designed to peer into the distant Universe, to sharpen the map and reveal the enormous size of the thorium deposit from the volcanic eruption.

Jack Wilson, a PhD student in Durham's Institute for Computational Cosmology, said he was surprised by the gigantic scale of the explosion.

He said: "Volcanoes were common in the early life of the Moon and in fact the dark 'seas' you can observe on the lunar surface were created by runny, iron-rich, lava that flooded large areas, filling in impact craters and low-lying ground.

"Eruption of viscous, light-coloured, iron-poor, lava, which creates steep-sided volcanic cones, was rare and observed only at a handful of sites such as this one. The explosive eruption of such lava is unknown elsewhere on the Moon, making this volcano unique.

"By mapping the radioactive content of the lava from this volcano we have been able to show that molten, radioactive rock was thrown far beyond the slopes of the volcano, reaching several hundred miles in one direction."

The research team is now planning to apply its mapping technique to the largest known volcano in the Solar system, Olympus Mons on Mars.

Rather than the radioactive element thorium, the researchers will be looking for hydrogen and the possible remnants of water ice from glaciers on the high slopes of the Red Planet.

The latest research used the DiRAC Data Centric system at Durham University, part of the DiRAC national supercomputing facility for research in astrophysics and particle physics funded by the Department for Business, Innovation and Skills through the Science and Technology Facilities Council and was supported by the Science and Technology Facilities Council and The Royal Society.


Violent eruptions in Mercury's past could hold clues to its formation

Bright deposits around a line of volcanic vents suggest that the eruptions were explosive events. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Volcanoes on Mercury may have been more explosive than previously anticipated, and they may have erupted more recently, as well.

Scientists examining volcanic deposits on the surface of the planet using NASA's MESSENGER spacecraft found evidence of explosive activity as recently as a billion years ago. Previous studies of the cratering of other lava flows placed most volcanic activity at more than 3.5 billion years in the past.

Rocky planets like Mercury in orbit around other stars could have similar volcanic activity, releasing volatiles useful for the evolution of life at the surface. With temperatures ranging from -280 to 800 degrees Fahrenheit (-173 to 427 degrees Celsius), Mercury is not habitable, but similar rocky bodies around smaller, cooler stars would lie in their star's habitable zone, the region where liquid water could exist on the surface.

In fact, volcanism on the hot planet bears a strong similarity to volcanism on the Moon, which scientists say is surprising because of their differences.

"Both Mercury and the Moon are a lot smaller than the Earth, and so will have cooled more than Earth since their formation. For that reason, a lot of models would not predict volcanism within the last two billion years," lead author Rebecca Thomas of The Open University, in the United Kingdom, told Astrobiology Magazine by email.

"The fact that they both have evidence for such volcanism, despite their very different internal structures and geological histories, suggests either that our thermal models are wrong, or that there is a common cause for the prolongation of such volcanic activity."

The research was published in the journal Geophysical Research Letters in September 2014.

When NASA's Mariner 10 flew by Mercury in 1974, it captured features later identified as lava plains created by effusive volcanism, where lava flows from a vent in the ground. In 2009, studies by the MESSENGER probe identified irregular pits on the rocky planet with deposits that were redder than the planetary average when seen in visible and near-infrared wavelengths. Scientists identified the reddish material as pyroclastic deposits formed by explosive volcanism.

After identifying the first pyroclastic deposits, scientists searched other regions for indications of explosive volcanism. Thomas and her team found 150 groups of volcanic pits with bright red deposits to indicate that the lava had violently burst through the crust. Using craters to determine the age of the deposits, they found that they occurred between 4.1 billion years ago— not long after the planet's birth—up to about a billion years ago.

The volcanos formed aren't steep-sided cones like those often identified on Earth. Instead, the deposits form a ring around the vent out to approximately 3.5 miles (6 kilometers), and then a zone of thin deposits spread out about three times as far, Thomas said.

Although the deposits Thomas and her team searched for appear redder than the rest of the planet, they are so dark they would look black against the bright surface of the Moon, she said. Ejected material near the vents may have been so hot that it welded together on landing, looking more like lava flows or gobs of melted wax. Farther out, the magma fragments would have had more time to cool before landing, forming small glass spheres that resemble fine beads. On the Moon, these spherules come in many colors, depending on changes in the composition.

"When the Apollo 17 astronauts went to the Moon, they found orange-colored soil, and they realized that tiny glass spheres from a volcanic eruption were what made it look orange," Laura Kerber, of NASA's Jet Propulsion Laboratory, told Astrobiology Magazine in an email.

Kerber, who was not involved in the new research, studies explosive volcanism on Mars, Mercury and Earth.

Kuniyoshi, a fresh crater on Mercury less than a billion years old, contains volcanic vents in its rim and walls. Because the vents would not have survived the impact, scientists concluded they must be younger than the billion-year-old crater. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Identifying these features on Mercury has been what Kerber calls "a special challenge." On the Moon, the presence of iron allowed scientists to map different minerals. But on the surface of Mercury, there is so little iron that identifying the composition of the crust is more difficult.

"MESSENGER has several instruments, such as an X-ray spectrometer, and a gamma ray and neutron spectrometer, which allow us to learn about Mercury's composition in other ways," Kerber said. "Still, it would be great for us to have a sample of Mercury here on the Earth to study up close. Many amazing discoveries have been made using the pyroclastic beads that the Apollo astronauts brought back from the Moon."

"A Roman Candle firework"

Although most of the volcanism on Mercury took the form of slow-moving lava, some of it was quite violent.

"In explosive volcanism, gases that were originally dissolved in the magma rip it apart when it reaches the lower-pressure conditions of the planet's surface," Thomas said.

"Chunks of magma, blocks ripped from the vent wall, and finer ash are ejected violently. On Earth, these would be the most destructive eruptions."

Kerber compares the process to the physics involved in a carbonated beverage. In a can of soda, the carbon dioxide is pushed into liquid form while under high pressure. When the bottle is opened and the pressure released, bubbles form as the carbon dioxide jumps back into the gas phase.

Materials known as volatiles, elements or compounds likely to enter the gas phase when heated, act similar to the soda's carbon dioxide. More volatiles result in more gas, making the eruption more likely to be explosive.

In addition, scientists think that an impact early in the planet's lifetime evaporated most of the crust, vaporizing most of its volatile components.

"So the presence of explosive volcanism on Mercury is a little bit surprising," Kerber said.

While the slow creeping lava from effusive eruptions might bear a strong resemblance to flows seen at the Kilauea volcano in Hawaii,the more explosive eruptions on Mercury would differ from those on Earth.

Mercury is a smaller planet, with lower gravity, which means material ejected from a volcano on the hot rocky planet would fly farther than if it spewed from an Earth-based eruption at the same speed.

MESSENGER celebrated a decade in space last August. Credit: NASA

Mercury also has almost no atmosphere, compared to the thick one surrounding Earth, which means that there would be no air pressure to keep the gas from spreading. As a result, Kerber said, the gases would expand more rapidly and explosively than they would on Earth. The lack of atmosphere would also keep the particles traveling in a straightforward trajectory, without the effects of turbulence or wind.

"On Mercury, you would not see billowing ash clouds as on Earth. Instead, it would be like a Roman Candle firework, with glowing fragments spraying out in every direction," Thomas said.

Mercurys around other suns

Volcanism can help scientists understand a planet's composition, internal structure and even how it formed. As Mercury cools, it contracts, creating features known as "wrinkle ridges" as the crust pulls closer together. This contraction, along with the cooling, is one reason scientists thought it unlikely that volcanic activity would have continued into the later part of the planet's geological history, Thomas said.

Such deposits may be present on exoplanets—planets orbiting other stars—if they, too, are rocky bodies without an atmosphere. According to Kerber, the farther a planet is from a star, the more volatiles it is likely to have. Similarly, larger planets cool slower, also suggesting more volcanic activity.

Recent studies have suggested that rocky planets like Mercury orbiting stars smaller and dimmer than the sun—a class known as 'M dwarfs'—would be able to host photosynthesis on their surface.

The fiery yellow spots shown in these images of Mercury are a series of pyroclastic vents believed to be one source of explosive eruptions on the planet. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

"If an exoplanet of a similar size were in its star's habitable zone, the heat from the volcanic eruption is a good source of energy, and the volcanic-bearing compounds it releases to the surface can be used as nutrients," Thomas said.

Exoplanets could also help to clear up the mystery of Mercury's formation, as scientists come to understand the internal composition of other small, close-orbiting rocky planets.

Mercury stands out from other planets in the Solar System because it has a massive iron core that dominates its interior. Less than 20 percent of the radius of the planet is taken up by the crust and mantle.

The irregularly shaped pit within the crater To Ngoc Van is thought to have formed through explosive volcanism. Credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

Some models propose that the over-sized core is due to an impact early in its life—the same impact that scientists thought would have evaporated the majority of the volatiles when most of the crust and mantle were lost. Most of the iron remained, but in the planet's core rather than at its surface. Others suggest it formed this way due to its close orbit around the Sun.

"In fact, this is one of the most exciting things we could learn by looking at exoplanets that are also close to their star. Was a planet like Mercury inevitable at that distance from the Sun, or is it the result of a massive catastrophe?" Thomas said.


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