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札巴巴火山

札巴巴火山 (Zamama)是木星卫星-木卫一上一座活跃的火山中心[1][2],该火山中心于1979年“旅行者1号”飞掠后爆发,成为此代人一生中少数所知的外星复苏火山之一。“伽利略号探测器”进一步的分析和研究有助于全面了解木卫一的火山活动。根据“伽利略探测器”定位,札巴巴火山位于木卫一北纬21度、西经173度处[1][3],包括一道长150公里(93英里)、温度1100 K(摄氏830度、华氏1520度)的“裂隙补给型”熔岩流[1]。该火山中心具有爆炸性喷发和溢流式喷发的特点[4],它的熔岩流似乎源于“普罗米修斯型”火山

札巴巴火山中心照片,由伽利略探测器於1999年7月拍摄

“伽利略探测器”安装了一系列收集和分析木卫一表面火山活动的遥感仪-近红外测图光谱仪(NIMS)、固态成像仪(SSI)、偏振光辐射计(PPR)等。由于没有从木卫一采集到样本,因此,所有的解释都是通过研究“伽利略”数据中的反照率效应、形态和/或光谱变化等得出的。此外,地貌分析被谨慎地应用于这类特殊行星结构的研究[1][5]。1979年,国际天文联合会巴比伦神话基什守护神—“札巴巴”(Zababa),又称作“札玛玛”(Zamama)命名该火山。

“旅行者”和“伽利略”探测器的任务概述 编辑

木卫一获取的大部分数据都是从轨道成像的地貌学解释中得出的,“旅行者1号”和“伽利略”都使用了热遥感来完成这项任务,热遥感是遥感的一个分支,主要承担处理和解释电磁(EM)频谱的热红外(TIR)区段数据。 札巴巴火山是木卫一上61座活跃的火山中心或“热点”之一[6],它们都被“旅行者号”、“伽利略号”及地面观测站观测到。札巴巴火山首先由“伽利略探测器”所发现[6],并确定了它的两种火山活动类型:持续性和偶发性[6]。近红外测图光谱仪检测到札巴巴火山的活动至少已持续了一年以上,因此,它被认为是持久型[6]。但近红外测图光谱仪观察过它九次,仅检测到五次,这种较低的检出率可能是由于观测受限或火山活动暂时减弱之故[6]

札巴巴火山活动 编辑

火山地形 编辑

 
札巴巴火山的熔岩流场,显示了液态熔岩变成固态熔岩的过程。“伽利略”探测器使用固态成像技术拍摄的照片。

建立木卫一的地形图是在木星所有卫星中最具挑战性的,有两种技术可用于制作木卫一地形图,如“三维”立体摄影测量(SP)和“二维”光电测斜法(PC)[4],木卫一火山的特征很差,因为它们的火山构造不同于研究得很好的行星火山,比如火星上的火山。在木卫一上发现了两种常见的流场形态:[4]

  • 大范围的不规则熔岩流(熔岩流被)
  •  中心向外辐射状流场。

 

 
显示了木卫一札巴巴区白色箭头所标记的三座火山 (札巴巴A、B和C),札巴巴(A) 盾状火山和向东交错蔓延的黑色主熔岩流。

札巴巴活动火山中心的形态特征是中心向外辐射的流场,在该区域中坐落了多座陡峭的盾状火山:

  • “札巴巴 A”位于北纬18°、西经 175°处,根据电脑估算它宽约40公里(25英里)、高1.5公里(0.93英里),平均坡度40°,向东延伸约140公里(87英里)并超出可视的陡峭盾状火山边界[4]。“札巴巴 A”是札巴巴流场的发源地[7],火山活动的来源,既有硅质的,也有硫化物的,虽然扎巴巴火山发源于普罗米修斯型地幔柱[7]
  • “札巴巴 B”位于“札巴巴 A”东南75公里(47英里)处,约40公里(25英里)宽、1-1.5公里(0.62-0.93英里)高,高度来自电脑对阴影的测量[4]
  • “札巴巴 C”位于北纬15°、西经170°处,距札巴巴火山中心东南175公里(109英里),计算机测得的高度约250米(820英尺),坡度介于3°-5°之间[4]

表面变化 编辑

1979年“旅行者1号”探访期间,札巴巴火山中心似乎处于非活跃状态,或可能被沃隆德火山的沉积物掩埋。相比之下,“伽利略”观测期间,札巴巴火山中心却是一个非常活跃的热点。在固态成像仪拍摄的图像中,札巴巴火山中心显示了三处明显的表面变化,显示它们是位于黑色熔岩流,直径约370公里(230英里)的明亮光环,此外,在中间突出的喷发流北面及东北沉积了新的黑色环。首先,这次最突出的中央喷发发生在北纬18°、西经171°处,总计有13.6万平方公里(5.3万平方英里)的区域发生了改变; 第二,一次新的喷发导致西侧的中央黑色沉积物变宽,新的亮环沿着熔岩流边缘沉积下来,总计约3.7万平方公里(1.4万平方英里)的区域受到影响;第三,当“伽利略”号在环绕木星的第14个轨道上运行时,扎巴巴的第三束羽流正在活跃地喷发,新沉积物漫延了150±5公里(93.2±3.1英里)并集中在喷发中心东面,涉及范围约9.6万平方公里(3.7万平方英里)[8]

温度 编辑

 
喷发速率图显示的骤降曲线表明喷发活动减弱或旧岩浆流表面冷却。同时,它显示的一个尖峰,表明新一轮的喷发开始。喷发流量图比较了札巴巴火山与其它相同喷发风格的爱奥尼亚火山。

  “伽利略探测器”近红外测图光谱仪采集了用于分析喷发强度的数据,并通过双温模型测定其温度和喷发强度。模型表明札巴巴火山温度为1173±243K(摄氏900±243°;华氏1652±437°)。含高火山碎屑流温度可达摄氏(1470 K;华氏2190°),而札巴巴火山温度也如此之高,表明它为硅质岩浆,但目前尚缺乏可用作成分分析的扎巴巴火山岩浆样本[9]

成分 编辑

札巴巴熔岩流显示,它是一座带中央喷口和裂谷带(rift zone)的盾状火山,该裂谷带似乎为“伽利略号”所见到的黑色流场提供了来源。该流场靠近中心处时变窄变薄,越远离中心则越宽阔,这种现象可能缘于从火山边缘到附近平原之间的坡度变化。由于硫质岩浆成分或硅酸盐岩浆被硫质沉积物覆盖之故,从中心喷口流出的是明亮的流体。不过,该火山喷出的熔岩成分仍然很神秘[7]

火山参数 编辑

 
相较于札巴巴火山的熔岩喷发强度,木卫一上其它同类喷发风格的火山都比它高,且与地球上的火山相比,如夏威夷基拉韦厄火山则威力更强大。

近红外测图光谱仪的数据分析确定了木卫一上火山热排放的可变性,尤其是札巴巴火山在1038天(1996年6月28日至1999年5月2日)的活动过程中,结果显示[5]

  • 平均体积喷出速率在周期开始时降低,表明喷发活动减弱,或旧的熔岩流表面已冷却。而后,火山活动增强,预示着火山爆发的开始;
  • 在札巴巴火山观察到的总喷发强度为1.25×1019 焦耳
  • 平均喷发强度为139.8吉瓦
  • 该时期喷出的熔岩总量为3.5±1.4公里3(0.84±0.34英里3);
  • 平均喷出的熔岩量为39.4±15.5米3/秒(1390±550英尺3/秒)

对比与演变 编辑

爱奥尼亚火山和地球火山的比较 编辑

  • 与木卫一上各种类型的喷发相比,札巴巴火山的体积排放率较低[5]
  • 夏威夷基拉韦厄火山等地球火山相比,札巴巴火山的喷发强度则更大[5]
  • 总体来看,与同一喷发类型的火山相比,木卫一火山的喷发体积通量和活动范围比地球上的更大[5]

爱奥尼亚盾状火山的演化 编辑

演示火山火山口如何坍塌

大多数爱奥尼亚火山开始时都是陡峭的盾状火山,经过一段喷发构造阶段后,中央区崩塌形成一个破火山口。由于陡峭的盾状火山还不曾观测到内部坍塌的火山口,表明坍塌后陡峭火山没得到改造,这可能与温度变化、喷发速率和/或熔岩成分等各种变量有关。未能改造的盾状火山肇因,主要是无法获取岩浆房源源不断的岩浆支持。这些解释可能是一种预示,当前的盾形火山将遵循这一模式并转化成火山口-成为一个喷发点[4]

未来的探索 编辑

2013年威廉姆斯(Williams)提出了未来木卫一观测所需的各种设施:“未来木卫一探测的建议包括 :1) 一艘环木星的“发现者”或“新前沿”级“木卫一观察者”太空探测器;2) 一架具备衍射极限能力的天基紫外望远镜;3) 能够在各种时间尺度(秒、分、小时、天、月、年)上长期监测木卫一的天基计划;4) 延长地基8-10米级,尤其是具有夜间自适应光学功能望远镜的木卫一观测时间”[10]。  

参考文献 编辑

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Davies, Ashley Gerald; McEwen, Alfred S.; Lopes-Gautier, Rosaly M. C.; Keszthelyi, Laszlo; Carlson, Robert W.; et al. Temperature and area constraints of the South Volund volcano on Io from the NIMS and SSI instruments during the Galileo G1 orbit. Geophysical Research Letters. October 1997, 24 (20): 2447–2450. Bibcode:1997GeoRL..24.2447D. doi:10.1029/97GL02310. 
  2. ^ McEwen, Alfred S.; Simonelli, Damon P.; Senske, David R.; Klaasen, Kenneth P.; Keszthelyi, Laszlo; et al. High-temperature hot spots on Io as seen by the Galileo Solid State Imaging (SSI) experiment. Geophysical Research Letters. October 1997, 24 (20): 2443–2446. Bibcode:1997GeoRL..24.2443M. doi:10.1029/97GL01956. 
  3. ^ Davies, Ashley Gerard. Volcanism on Io: A Comparison with Earth. Cambridge University Press. 2007. Bibcode:2007vice.book.....D. ISBN 978-0-521-85003-2. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Schenk, P. M.; Wilson, R. R.; Davies, A. G. Shield volcano topography and the rheology of lava flows on Io. Icarus. May 2004, 169 (1): 98–110. Bibcode:2004Icar..169...98S. doi:10.1016/j.icarus.2004.01.015. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Ennis; M. E.; Davies, A. G. Thermal Emission Variability of Zamama, Culann and Tupan on Io Using Galileo Near-Infrared Mapping Spectrometer (NIMS) Data. 36th Annual Lunar and Planetary Science Conference. 14–18 March 2005. League City, Texas. 1474. March 2005 [2020-10-22]. Bibcode:2005LPI....36.1474E. (原始内容于2020-10-26). 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 Lopes-Gautier, Rosaly; McEwen, Alfred S.; Smythe, William B.; Geissler, P. E.; Kamp, L.; et al. Active Volcanism on Io: Global Distribution and Variations in Activity. Icarus. August 1999, 140 (2): 243–264. Bibcode:1999Icar..140..243L. doi:10.1006/icar.1999.6129. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 Keszthelyi, L.; McEwen, A. S.; Phillips, C. B.; Milazzo, M.; Geissler, P.; et al. Imaging of volcanic activity on Jupiter's moon Io by Galileo during the Galileo Europa Mission and the Galileo Millennium Mission. Journal of Geophysical Research. December 2001, 106 (E12): 33025–33052. Bibcode:2001JGR...10633025K. doi:10.1029/2000JE001383. 
  8. ^ Geissler, Paul; McEwen, Alfred; Phillips, Cynthia; Keszthelyi, Laszlo; Spencer, John. Surface changes on Io during the Galileo mission. Icarus. May 2004, 169 (1): 29–64 [2020-10-22]. Bibcode:2004Icar..169...29G. doi:10.1016/j.icarus.2003.09.024. (原始内容于2020-10-18). 
  9. ^ Davies, Ashley Gerard. Volcanism on Io: Estimation of eruption parameters from Galileo NIMS data. Journal of Geophysical Research. September 2003, 108 (E9): 5106–5120. Bibcode:2003JGRE..108.5106D. doi:10.1029/2001JE001509. 
  10. ^ Williams, David A. The Future of Io Exploration. Geological Society of America 125th Anniversary Annual Meeting & Expo. 27–30 October 2013. Denver, Colorado. 2013 [2020-10-22]. Paper No. 305-6. (原始内容于2020-10-25). 

延伸阅读 编辑

  • Williams, David A.; Keszthelyi, Laszlo P.; Schenk, Paul M.; Milazzo, Moses P.; Lopes, Rosaly M. C.; et al. The Zamama–Thor region of Io: Insights from a synthesis of mapping, topography, and Galileo spacecraft data. Icarus. September 2005, 177 (1): 69–88. Bibcode:2005Icar..177...69W. doi:10.1016/j.icarus.2005.03.005. 
  • Davies, Ashley Gerard; Lopes-Gautier, Rosaly; Smythe, William D.; Carlson, Robert W. Silicate Cooling Model Fits to Galileo NIMS Data of Volcanism on Io. Icarus. November 2000, 148 (1): 211–225. Bibcode:2000Icar..148..211D. doi:10.1006/icar.2000.6486. 

 

外部链接 编辑

 

 

札巴巴火山, zamama, 是木星的卫星, 木卫一上一座活跃的火山中心, 该火山中心于1979年, 旅行者1号, 飞掠后爆发, 成为此代人一生中少数所知的外星复苏火山之一, 伽利略号探测器, 进一步的分析和研究有助于全面了解木卫一的火山活动, 根据, 伽利略探测器, 定位, 位于木卫一北纬21度, 西经173度处, 包括一道长150公里, 93英里, 温度1100, 摄氏830度, 华氏1520度, 裂隙补给型, 熔岩流, 该火山中心具有爆炸性喷发和溢流式喷发的特点, 它的熔岩流似乎源于, 普罗米修斯型, 火山,. 札巴巴火山 Zamama 是木星的卫星 木卫一上一座活跃的火山中心 1 2 该火山中心于1979年 旅行者1号 飞掠后爆发 成为此代人一生中少数所知的外星复苏火山之一 伽利略号探测器 进一步的分析和研究有助于全面了解木卫一的火山活动 根据 伽利略探测器 定位 札巴巴火山位于木卫一北纬21度 西经173度处 1 3 包括一道长150公里 93英里 温度1100 K 摄氏830度 华氏1520度 的 裂隙补给型 熔岩流 1 该火山中心具有爆炸性喷发和溢流式喷发的特点 4 它的熔岩流似乎源于 普罗米修斯型 火山 札巴巴火山中心照片 由伽利略探测器於1999年7月拍摄 伽利略探测器 安装了一系列收集和分析木卫一表面火山活动的遥感仪 近红外测图光谱仪 NIMS 固态成像仪 SSI 偏振光辐射计 PPR 等 由于没有从木卫一采集到样本 因此 所有的解释都是通过研究 伽利略 数据中的反照率效应 形态和 或光谱变化等得出的 此外 地貌分析被谨慎地应用于这类特殊行星结构的研究 1 5 1979年 国际天文联合会以巴比伦神话的基什守护神 札巴巴 Zababa 又称作 札玛玛 Zamama 命名该火山 目录 1 旅行者 和 伽利略 探测器的任务概述 2 札巴巴火山活动 2 1 火山地形 2 2 表面变化 2 3 温度 2 4 成分 2 5 火山参数 3 对比与演变 3 1 爱奥尼亚火山和地球火山的比较 3 2 爱奥尼亚盾状火山的演化 4 未来的探索 5 参考文献 6 延伸阅读 7 外部链接 旅行者 和 伽利略 探测器的任务概述 编辑从木卫一获取的大部分数据都是从轨道成像的地貌学解释中得出的 旅行者1号 和 伽利略 都使用了热遥感来完成这项任务 热遥感是遥感的一个分支 主要承担处理和解释电磁 EM 频谱的热红外 TIR 区段数据 札巴巴火山是木卫一上61座活跃的火山中心或 热点 之一 6 它们都被 旅行者号 伽利略号 及地面观测站观测到 札巴巴火山首先由 伽利略探测器 所发现 6 并确定了它的两种火山活动类型 持续性和偶发性 6 近红外测图光谱仪检测到札巴巴火山的活动至少已持续了一年以上 因此 它被认为是持久型 6 但近红外测图光谱仪观察过它九次 仅检测到五次 这种较低的检出率可能是由于观测受限或火山活动暂时减弱之故 6 札巴巴火山活动 编辑火山地形 编辑 nbsp 札巴巴火山的熔岩流场 显示了液态熔岩变成固态熔岩的过程 伽利略 探测器使用固态成像技术拍摄的照片 建立木卫一的地形图是在木星所有卫星中最具挑战性的 有两种技术可用于制作木卫一地形图 如 三维 立体摄影测量 SP 和 二维 光电测斜法 PC 4 木卫一火山的特征很差 因为它们的火山构造不同于研究得很好的行星火山 比如火星上的火山 在木卫一上发现了两种常见的流场形态 4 大范围的不规则熔岩流 熔岩流被 中心向外辐射状流场 nbsp 显示了木卫一札巴巴区白色箭头所标记的三座火山 札巴巴A B和C 札巴巴 A 盾状火山和向东交错蔓延的黑色主熔岩流 札巴巴活动火山中心的形态特征是中心向外辐射的流场 在该区域中坐落了多座陡峭的盾状火山 札巴巴 A 位于北纬18 西经 175 处 根据电脑估算它宽约40公里 25英里 高1 5公里 0 93英里 平均坡度40 向东延伸约140公里 87英里 并超出可视的陡峭盾状火山边界 4 札巴巴 A 是札巴巴流场的发源地 7 火山活动的来源 既有硅质的 也有硫化物的 虽然扎巴巴火山发源于普罗米修斯型地幔柱 7 札巴巴 B 位于 札巴巴 A 东南75公里 47英里 处 约40公里 25英里 宽 1 1 5公里 0 62 0 93英里 高 高度来自电脑对阴影的测量 4 札巴巴 C 位于北纬15 西经170 处 距札巴巴火山中心东南175公里 109英里 计算机测得的高度约250米 820英尺 坡度介于3 5 之间 4 表面变化 编辑 1979年 旅行者1号 探访期间 札巴巴火山中心似乎处于非活跃状态 或可能被沃隆德火山的沉积物掩埋 相比之下 伽利略 观测期间 札巴巴火山中心却是一个非常活跃的热点 在固态成像仪拍摄的图像中 札巴巴火山中心显示了三处明显的表面变化 显示它们是位于黑色熔岩流 直径约370公里 230英里 的明亮光环 此外 在中间突出的喷发流北面及东北沉积了新的黑色环 首先 这次最突出的中央喷发发生在北纬18 西经171 处 总计有13 6万平方公里 5 3万平方英里 的区域发生了改变 第二 一次新的喷发导致西侧的中央黑色沉积物变宽 新的亮环沿着熔岩流边缘沉积下来 总计约3 7万平方公里 1 4万平方英里 的区域受到影响 第三 当 伽利略 号在环绕木星的第14个轨道上运行时 扎巴巴的第三束羽流正在活跃地喷发 新沉积物漫延了150 5公里 93 2 3 1英里 并集中在喷发中心东面 涉及范围约9 6万平方公里 3 7万平方英里 8 温度 编辑 nbsp 喷发速率图显示的骤降曲线表明喷发活动减弱或旧岩浆流表面冷却 同时 它显示的一个尖峰 表明新一轮的喷发开始 喷发流量图比较了札巴巴火山与其它相同喷发风格的爱奥尼亚火山 伽利略探测器 近红外测图光谱仪采集了用于分析喷发强度的数据 并通过双温模型测定其温度和喷发强度 模型表明札巴巴火山温度为1173 243K 摄氏900 243 华氏1652 437 含高硅的火山碎屑流温度可达摄氏 1470 K 华氏2190 而札巴巴火山温度也如此之高 表明它为硅质岩浆 但目前尚缺乏可用作成分分析的扎巴巴火山岩浆样本 9 成分 编辑 札巴巴熔岩流显示 它是一座带中央喷口和裂谷带 rift zone 的盾状火山 该裂谷带似乎为 伽利略号 所见到的黑色流场提供了来源 该流场靠近中心处时变窄变薄 越远离中心则越宽阔 这种现象可能缘于从火山边缘到附近平原之间的坡度变化 由于硫质岩浆成分或硅酸盐岩浆被硫质沉积物覆盖之故 从中心喷口流出的是明亮的流体 不过 该火山喷出的熔岩成分仍然很神秘 7 火山参数 编辑 nbsp 相较于札巴巴火山的熔岩喷发强度 木卫一上其它同类喷发风格的火山都比它高 且与地球上的火山相比 如夏威夷基拉韦厄火山则威力更强大 近红外测图光谱仪的数据分析确定了木卫一上火山热排放的可变性 尤其是札巴巴火山在1038天 1996年6月28日至1999年5月2日 的活动过程中 结果显示 5 平均体积喷出速率在周期开始时降低 表明喷发活动减弱 或旧的熔岩流表面已冷却 而后 火山活动增强 预示着火山爆发的开始 在札巴巴火山观察到的总喷发强度为7019125000000000000 1 25 1019 焦耳 平均喷发强度为139 8吉瓦 该时期喷出的熔岩总量为3 5 1 4公里3 0 84 0 34英里3 平均喷出的熔岩量为39 4 15 5米3 秒 1390 550英尺3 秒 对比与演变 编辑爱奥尼亚火山和地球火山的比较 编辑 与木卫一上各种类型的喷发相比 札巴巴火山的体积排放率较低 5 与夏威夷基拉韦厄火山等地球火山相比 札巴巴火山的喷发强度则更大 5 总体来看 与同一喷发类型的火山相比 木卫一火山的喷发体积通量和活动范围比地球上的更大 5 爱奥尼亚盾状火山的演化 编辑 source source source source source source source source 演示火山火山口如何坍塌大多数爱奥尼亚火山开始时都是陡峭的盾状火山 经过一段喷发构造阶段后 中央区崩塌形成一个破火山口 由于陡峭的盾状火山还不曾观测到内部坍塌的火山口 表明坍塌后陡峭火山没得到改造 这可能与温度变化 喷发速率和 或熔岩成分等各种变量有关 未能改造的盾状火山肇因 主要是无法获取岩浆房源源不断的岩浆支持 这些解释可能是一种预示 当前的盾形火山将遵循这一模式并转化成火山口 成为一个喷发点 4 未来的探索 编辑2013年威廉姆斯 Williams 提出了未来木卫一观测所需的各种设施 未来木卫一探测的建议包括 1 一艘环木星的 发现者 或 新前沿 级 木卫一观察者 太空探测器 2 一架具备衍射极限能力的天基紫外望远镜 3 能够在各种时间尺度 秒 分 小时 天 月 年 上长期监测木卫一的天基计划 4 延长地基8 10米级 尤其是具有夜间自适应光学功能望远镜的木卫一观测时间 10 参考文献 编辑 1 0 1 1 1 2 1 3 Davies Ashley Gerald McEwen Alfred S Lopes Gautier Rosaly M C Keszthelyi Laszlo Carlson Robert W et al Temperature and area constraints of the South Volund volcano on Io from the NIMS and SSI instruments during the Galileo G1 orbit 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March 2005 2020 10 22 Bibcode 2005LPI 36 1474E 原始内容存档于2020 10 26 6 0 6 1 6 2 6 3 6 4 Lopes Gautier Rosaly McEwen Alfred S Smythe William B Geissler P E Kamp L et al Active Volcanism on Io Global Distribution and Variations in Activity Icarus August 1999 140 2 243 264 Bibcode 1999Icar 140 243L doi 10 1006 icar 1999 6129 7 0 7 1 7 2 Keszthelyi L McEwen A S Phillips C B Milazzo M Geissler P et al Imaging of volcanic activity on Jupiter s moon Io by Galileo during the Galileo Europa Mission and the Galileo Millennium Mission Journal of Geophysical Research December 2001 106 E12 33025 33052 Bibcode 2001JGR 10633025K doi 10 1029 2000JE001383 Geissler Paul McEwen Alfred Phillips Cynthia Keszthelyi Laszlo Spencer John Surface changes on Io during the Galileo mission Icarus May 2004 169 1 29 64 2020 10 22 Bibcode 2004Icar 169 29G doi 10 1016 j icarus 2003 09 024 原始内容存档于2020 10 18 Davies Ashley Gerard Volcanism on Io Estimation of eruption parameters from Galileo NIMS data Journal of Geophysical 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