科學家們長期以來一直在思考，最靠近木星的衛星—木衛一（伊奧，Io）如何擁有蜿蜒的山脊，就像在《沙丘》等電影中可以看到的那樣宏偉。現在，羅格斯大學的一項研究提出了一個新的解釋，即即使在像木衛一這樣冰冷的表面，沙丘也能形成。

這項研究於4月19日發表在《自然通訊》雜誌上，它基於對控制顆粒運動的物理過程的研究，以及對美國宇航局伽利略航天器14年任務的圖像的分析，該任務允許創建木星衛星的第一個詳細地圖。這項新研究預計將擴大研究人員對這些行星狀世界的地質特徵的科學理解。

“我們的研究指出木衛一可能是一個新的’沙丘世界’，”研究第一作者George McDonald說，他是羅格斯大學地球和行星科學系的博士後研究員。“我們已經提出並定量測試了一種機制，沙粒可以移動，反過來沙丘可能在那裡形成。”

目前的科學認識決定了沙丘的性質是由風堆積起來的山丘或山脊。而科學家們在以前對木衛一的研究中，雖然描述它的表面含有一些類似沙丘的特徵，但認為這些山脊不可能是沙丘，因為由於木衛一的低密度大氣，來自風的力量很弱。

McDonald說：“這項工作告訴我們，發現沙丘的環境比地球部分地區或《沙丘》中虛構的阿拉基斯星球上經典的、無盡的沙漠景觀要多得多。”

伽利略任務從1989年持續到2003年，記錄了許多科學上的第一次，研究人員至今仍在研究它收集的數據。從數據中收集到的主要見解之一是木衛一上的火山活動非常頻繁–以至於它的火山反复迅速地重新出現在這個小世界上。

木衛一的表面是黑色凝固的熔岩流和沙子，流動的“噴發”熔岩流，以及二氧化硫“雪”的混合。科學家們用數學方程來模擬單個玄武岩或冰霜上的力量，併計算出其路徑。McDonald說，當熔岩在月球表面下流向二氧化硫時，它的噴發“密集且快速移動，足以移動木衛一上的顆粒，並可能使沙丘等大規模特徵形成”。

一旦研究人員設計出一種沙丘可能形成的機制，他們就從伽利略航天器拍攝的木衛一表面的照片中尋找更多證據。他們觀察到的波峰間距和高寬比與地球和其他行星上的沙丘趨勢一致。

“像這樣的工作確實使我們能夠理解宇宙是如何運作的，”共同作者、地球和行星科學系助理教授Lujendra Ojha說。“歸根結底，在行星科學中，這就是我們要做的事情。”