土卫二虎纹羽流之谜揭开

科技日报记者 张梦然

《自然·地球科学》29日的一项研究提出，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。

土卫二及其喷流示意图。

图片来源：James Tuttle Keane /《自然·地球科学》

美国国家航空航天局的“卡西尼号”探测器飞越土卫二时，发现该卫星冰壳的4条大型裂缝中存在喷流，这些裂缝被称为“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。人们推测，潮汐应力撕开了虎纹裂缝，增强了喷流活动。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才出现，也不能解释在土卫二最接近土星后不久，为何观察到羽流活动较小的第二个峰值。

美国加州理工学院团队利用一个数值模型，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。团队发现，这种沿着虎纹的周期性走滑运动类似于地球上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。

团队总结称，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。

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