冰卫星冰壳变薄会怎样？最新天文研究发现或致地下海洋沸腾

中新网北京11月25日电　（记者　孙自法）施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然－天文学》最新发表一篇建模研究指出，太阳系外层小型冰卫星的冰壳变薄可能会导致其地下海洋沸腾。

研究人员认为，这一过程或有助于解释土星的土卫一和土卫二、天王星的天卫五等卫星的表面特征和地质活动，可能影响未来对海洋星球的探索策略。

本次研究的冰卫星表面形态（a．土卫一；b．天卫五；c．土卫二；d．天卫三；e．土卫八），其中，土卫二南极虎纹裂隙正发生活跃喷发；土卫八存在成因未明的山脊；土卫一可能存在地下海洋，天卫五则呈现复杂多边形构造特征（图片来自论文）。施普林格·自然　供图

该论文介绍，太阳系有许多行星的卫星在厚厚的冰壳下蕴藏着海洋，轨道动力学导致的冰壳厚度变化会改变海洋压力，在冰层内产生应力。此前研究已表明冰壳变厚与表面结构有关，例如土卫二上喷发水和冰的“虎纹”，但对冰壳变薄的影响所知不多。近期证据表明，有些卫星（包括土卫一和天卫五）发生过冰壳变薄，这引发了对其表面地质与内部动力学有何影响的问题。

在本项研究中，论文第一作者和通讯作者、美国加利福尼亚大学戴维斯分校Maxwell　L．　Rudolph和合作者一起，建模了太阳系外层所有中型冰质海洋卫星在冰壳变薄期间的海洋压力和冰壳应力演化。他们发现，在较小天体中，如土卫一（半径198公里）和土卫二（半径252公里），海洋压力会降低至水的三相点，即固态、液态和气态水可同时存在的临界点，这导致沸腾与蒸发，继而使冰壳挤压破坏。

进一步开展数值模拟表明，5公里－15公里的轻度变薄就可导致沸腾条件。相反，较大的卫星（半径大于300公里）如天卫三和土卫八，则是先发生挤压破坏，由此产生的断层可能解释了其表面观察到的褶皱和赤道构造特征。

论文作者总结说，本项研究结果表明，沸腾驱动过程可能会促进小型卫星的表面重塑和火山活动，而大型卫星主要受到挤压构造影响。他们提出，这些发现或有助于为未来探索土卫二或天王星卫星提供信息，美国国家航空航天局（NASA）已将此列为优先探索任务。（完）