土卫二为何从内部反复喷发冰晶？国际最新行星科学研究揭秘
中新网北京4月30日电 (记者 孙自法)施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然-地球科学》最新发表一篇行星科学研究论文提出，由潮汐应力引发的表面裂缝运动，可以解释土星的卫星土卫二从内部反复喷发冰晶的现象。
土卫二及其喷流的示意图，喷流挖掘出一个全土卫二规模的地下海洋(图片来自James Tuttle Keane)。施普林格·自然/供图
该论文介绍，“卡西尼号”探测器飞越土卫二时，发现该卫星冰壳4条大型裂缝中存在喷流，该裂缝被称为“虎纹”。这些喷流会喷出冰晶，据推测冰晶源自地下海洋，并在卫星南极上方形成一个宽阔的羽流。观测结果表明，喷射活动和羽流亮度的变化规律与卫星每32.9小时绕土星一周的全日潮变化规律相似。
虽然此前有推测称，潮汐应力撕开了虎纹裂缝，增加了喷流活动，但这无法解释为何羽流活动峰值晚于潮汐应力峰值数小时的出现时间，也不能解释在土卫二最接近土星后不久观察到的羽流活动较小的第二个峰值。
在本项研究中，论文第一作者兼通讯作者、美国加州理工学院Alexander Berne和同事合作，他们利用一个数值模型，模拟了潮汐应力作用在卫星冰壳上引发的沿虎纹的变形。在模拟中，沿虎纹断裂的界面在轨道周期内周期性地滑动和锁定，其运动受摩擦力学控制。此次研究发现，这种沿着虎纹的周期性走滑运动(类似于加利福尼亚州圣安德列斯断层的侧向滑动)与观察到的喷流活动模式(包括初次和二次高峰)一致。
土卫二的走滑运动与喷流活动之间可能存在的关系。沿着横向拉伸的“拉裂区”的横向延伸使水位上升，并为低温火山喷流提供物质(图片来自James Tuttle Keane)。施普林格·自然/供图
论文作者总结认为，尽管这些模型研究的是冰壳变形而非喷发过程，但沿滑动断层的摩擦加热不足以解释观测到的冰晶。他们假定，潮汐在虎纹弯曲处引发的运动可能导致虎纹局部开裂，并可能促进喷发，类似于地球上沿走滑断层观察到的局部火山活动。(完)