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研究人員認(rèn)為，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，可能影響未來對海洋星球的探索策略。

該論文介紹，太陽系有許多行星的衛(wèi)星在厚厚的冰殼下蘊(yùn)藏著海洋，軌道動力學(xué)導(dǎo)致的冰殼厚度變化會改變海洋壓力，在冰層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。此前研究已表明冰殼變厚與表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，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，有些衛(wèi)星(包括土衛(wèi)一和天衛(wèi)五)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(xué)有何影響的問題。

在本項研究中，論文第一作者和通訊作者、美國加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校Maxwell L. Rudolph和合作者一起，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(yīng)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(diǎn)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)水可同時存在的臨界點(diǎn)，這導(dǎo)致沸騰與蒸發(fā)，繼而使冰殼擠壓破壞。

進(jìn)一步開展數(shù)值模擬表明，5公里-15公里的輕度變薄就可導(dǎo)致沸騰條件。相反，較大的衛(wèi)星(半徑大于300公里)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。

論文作者總結(jié)說，本項研究結(jié)果表明，沸騰驅(qū)動過程可能會促進(jìn)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。他們提出，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，美國國家航空航天局(NASA)已將此列為優(yōu)先探索任務(wù)。(完)

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