科技日報記者 張夢然
最新一期《自然·天文學》發表的建模研究指出，太陽系外層小型冰衛星的冰殼變薄可能會導致地下海洋沸騰。這一過程或有助于解釋土星的土衛一和土衛二、天王星的天衛五等衛星的表面特征和地質活動，并可能影響未來對海洋星球的探索策略。
太陽系有許多衛星在厚厚的冰殼下蘊藏著海洋。軌道動力學導致的冰殼厚度變化會改變海洋壓力，在冰層內產生應力。人們已知冰殼變厚與表面結構有關，例如土衛二上噴發水和冰的“虎紋”，但對冰殼變薄的影響所知不多。近期證據表明，包括土衛一和天衛五的部分衛星發生過冰殼變薄，這引發了對其表面地質與內部動力學影響的問題。
美國加利福尼亞大學戴維斯分校團隊建模了太陽系外層所有中型冰質海洋衛星在冰殼變薄期間的海洋壓力和冰殼應力演化。他們發現在較小天體中，如土衛一（半徑198公里）和土衛二（半徑252公里），海洋壓力會降低至水的三相點，即固態、液態和氣態水可同時存在的臨界點。這導致沸騰與蒸發現象，繼而使冰殼被擠壓破壞。數值模擬表明，5—15公里的輕度變薄就可導致沸騰條件。相反，半徑大于300公里的較大衛星（如天衛三和土衛八），則是先發生擠壓破壞，由此產生的斷層可能解釋了其表面觀察到的褶皺和赤道構造特征。
這些發現表明，沸騰驅動過程可能會促進小型衛星的表面重塑和火山活動，而大型衛星主要受到擠壓構造影響。這些發現或有助于為未來探索土衛二或天王星衛星提供信息。
