天文学家解释土卫六冰面产生滑动断层的原因

土卫六围绕土星运行。土卫六下方是土星环投射的阴影。资料来源：NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研究所

研究报告的第一作者、夏威夷大学马诺阿分校海洋与地球科学和技术学院夏威夷地球物理和行星学研究所研究员莉莉安-布克哈德（Liliane Burkhard）说："我们对研究冰卫星上的剪切变形很感兴趣，因为这种类型的断层可以通过剪切加热过程促进地表和地下物质的交换，从而有可能创造出有利于生命出现的环境。"

当冰冷的月球围绕母行星运动时，行星的引力会导致月球表面发生潮汐挠曲，从而引发地质活动，如走向滑动断层。由于月球的轨道可能是椭圆形而不是圆形的，因此潮汐应力会随着月球与其行星距离的变化而变化。

(a) 圣安地列斯断层（Google地图卫星图像），(b) 伽尼米德（伽利略 SSI），(c) 土卫六（土卫六卡西尼合成孔径雷达-高分辨率合成孔径雷达全球镶嵌图）上的击滑断层示例。图片来源：(a) 圣安地列斯断层（Google地图卫星图像），(b) 伽尼米德（伽利略 SSI），(c) 和土卫六（土卫六卡西尼合成孔径雷达-高分辨率合成孔径雷达全球镶嵌图）

土卫六，一个冰冻的海洋世界

土卫六表面极低的温度意味着水冰就像岩石一样，可以开裂、断层和变形。卡西尼飞船提供的证据表明，在冰冻表面下数十英里处有一个液态水海洋。此外，土卫六是太阳系中唯一拥有稠密大气层的卫星，其独特之处在于，它支持类似地球的水文循环，即甲烷云、降雨和液体流过地表，形成湖泊和海洋，使其成为少数几个可能包含宜居环境的世界之一。

美国宇航局的"蜻蜓"任务将于 2027 年发射，计划于 2034 年抵达土卫六。这个新颖的旋翼着陆器将在土卫六表面进行数次飞行，探索各种地点，寻找生命的构件和迹象。

土卫六上的塞尔克陨石坑地区是蜻蜓号任务的指定初始着陆点，在对该地区的调查中，布克哈德和她的合著者探索了剪切变形和走向滑动断层的可能性。为此，他们计算了土卫六绕土星运行时潮汐力对土卫六表面产生的应力，并通过研究冰冻地面的各种特征来测试断层的可能性。

这张增强的木卫二卫星木卫三图像是美国宇航局朱诺号航天器上的朱诺相机（JunoCam）在 2021 年 6 月 7 日飞越这颗冰冷的卫星时获得的。这次飞越的数据被用来探测木卫三上是否存在盐类和有机物。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto © CC BY

布克哈德说："虽然我们之前的研究表明，土卫六上的某些区域目前可能会因潮汐应力而发生变形，但塞尔克陨石坑区域需要承受非常高的孔隙流体压力和较低的地壳摩擦系数才能发生剪切破坏，而这似乎是不可能的。因此，可以肯定的是，蜻蜓不会降落在一条走向滑动的沟里！"

木卫三，一颗有着曲折过去的卫星

在第二篇论文中，布克哈德和她的合著者通过研究木星最大的卫星--木卫三在尼普尔/菲勒斯-苏尔西地区的高分辨率数据，并对木卫三的过去进行潮汐应力调查，对该地区的地质历史进行了研究。

根据记录，木卫三表面有走向滑动断层，但其目前的轨道过于圆滑，而不是椭圆形，因此不会造成任何潮汐应力变形。

研究人员发现，尼普尔/菲勒斯-苏尔西遗址的几条轻地形横切带显示出不同程度的构造变形，绘制的横切关系所隐含的构造活动年表显示出三个不同的地质活动时代：远古时代、中古时代和最年轻时代。

"我调查了中生代地形的走向滑动断层特征，它们在滑动方向上与过去偏心率较高的建模应力预测一致。"Burkhard说："木卫三可能经历过一个轨道比现在椭圆得多的时期。"

在同一地区较年轻的地质单元中发现的其他剪切特征与典型的一阶剪切指标在滑移方向上并不一致。

Burkhard补充说："这表明这些特征可能是通过另一种过程形成的，而不一定是由于较高的潮汐应力造成的。因此，木卫三经历了潮汐的'中年危机'，但它最年轻的'危机'仍然是个谜"。

最近的研究与太空探索任务共同创造了知识的正反馈。

布克哈德介绍说，在发射和抵达之前进行的地质调查，为任务活动提供了信息和指导。"蜻蜓"、"欧罗巴号"和欧空局的"JUICE"等任务将进一步制约我们的建模方法，并有助于确定着陆器探索最感兴趣的位置，并有可能进入冰卫星的内部海洋。

编译来源：ScitechDaily