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最新一期《自然·天文學(xué)》發(fā)表的建模研究指出，太陽(yáng)系外層小型冰衛(wèi)星的冰殼變薄可能會(huì)導(dǎo)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(dòng)，并可能影響未來對(duì)海洋星球的探索策略。

太陽(yáng)系有許多衛(wèi)星在厚厚的冰殼下蘊(yùn)藏著海洋。軌道動(dòng)力學(xué)導(dǎo)致的冰殼厚度變化會(huì)改變海洋壓力，在冰層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力。人們已知冰殼變厚與表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，例如土衛(wèi)二上噴發(fā)水和冰的“虎紋”，但對(duì)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(duì)其表面地質(zhì)與內(nèi)部動(dòng)力學(xué)影響的問題。

美國(guó)加利福尼亞大學(xué)戴維斯分校團(tuán)隊(duì)建模了太陽(yáng)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(huì)降低至水的三相點(diǎn)，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)水可同時(shí)存在的臨界點(diǎn)。這導(dǎo)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(dǎo)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(dòng)過程可能會(huì)促進(jìn)小型衛(wèi)星的表面重塑和火山活動(dòng)，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。