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冰衛(wèi)星內(nèi)可能會發(fā)生地下海洋沸騰
2025-11-26 13:58:25
來源:科技日報  作者: 張夢然

最新一期《自然·天文學》發(fā)表的建模研究指出,太陽系外層小型冰衛(wèi)星的冰殼變薄可能會導致地下海洋沸騰。這一過程或有助于解釋土星的土衛(wèi)一和土衛(wèi)二、天王星的天衛(wèi)五等衛(wèi)星的表面特征和地質(zhì)活動,并可能影響未來對海洋星球的探索策略。

太陽系有許多衛(wèi)星在厚厚的冰殼下蘊藏著海洋。軌道動力學導致的冰殼厚度變化會改變海洋壓力,在冰層內(nèi)產(chǎn)生應力。人們已知冰殼變厚與表面結(jié)構(gòu)有關,例如土衛(wèi)二上噴發(fā)水和冰的“虎紋”,但對冰殼變薄的影響所知不多。近期證據(jù)表明,包括土衛(wèi)一和天衛(wèi)五的部分衛(wèi)星發(fā)生過冰殼變薄,這引發(fā)了對其表面地質(zhì)與內(nèi)部動力學影響的問題。

美國加利福尼亞大學戴維斯分校團隊建模了太陽系外層所有中型冰質(zhì)海洋衛(wèi)星在冰殼變薄期間的海洋壓力和冰殼應力演化。他們發(fā)現(xiàn)在較小天體中,如土衛(wèi)一(半徑198公里)和土衛(wèi)二(半徑252公里),海洋壓力會降低至水的三相點,即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)水可同時存在的臨界點。這導致沸騰與蒸發(fā)現(xiàn)象,繼而使冰殼被擠壓破壞。數(shù)值模擬表明,5—15公里的輕度變薄就可導致沸騰條件。相反,半徑大于300公里的較大衛(wèi)星(如天衛(wèi)三和土衛(wèi)八),則是先發(fā)生擠壓破壞,由此產(chǎn)生的斷層可能解釋了其表面觀察到的褶皺和赤道構(gòu)造特征。

這些發(fā)現(xiàn)表明,沸騰驅(qū)動過程可能會促進小型衛(wèi)星的表面重塑和火山活動,而大型衛(wèi)星主要受到擠壓構(gòu)造影響。這些發(fā)現(xiàn)或有助于為未來探索土衛(wèi)二或天王星衛(wèi)星提供信息。

編輯:韓夢晨
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