土衛二虎紋羽流之謎揭開

來源：科技日報

科技日報記者 張夢然

《自然·地球科學》29日的一項研究提出，由潮汐應力引發的表面裂縫運動，可以解釋土星的衛星土衛二從內部反復噴發冰晶的現象。

土衛二及其噴流示意圖。

圖片來源：James Tuttle Keane /《自然·地球科學》

美國國家航空航天局的“卡西尼號”探測器飛越土衛二時，發現該衛星冰殼的4條大型裂縫中存在噴流，這些裂縫被稱為“虎紋”。這些噴流會噴出冰晶，據推測冰晶源自地下海洋，并在衛星南極上方形成一個寬闊羽流。

觀測結果表明，噴射活動和羽流亮度的變化規律，與衛星每32.9小時繞土星一周的全日潮變化規律相似。人們推測，潮汐應力撕開了虎紋裂縫，增強了噴流活動。但這無法解釋為何羽流活動峰值晚于潮汐應力峰值數小時才出現，也不能解釋在土衛二最接近土星后不久，為何觀察到羽流活動較小的第二個峰值。

美國加州理工學院團隊利用一個數值模型，模擬了潮汐應力作用在衛星冰殼上引發的沿虎紋的變形。在模擬中，沿虎紋斷裂的界面，在軌道周期內周期性地滑動和鎖定，其運動受摩擦力學控制。團隊發現，這種沿著虎紋的周期性走滑運動類似于地球上圣安德列斯斷層的側向滑動，與觀察到的噴流活動模式（包括初次和二次高峰）一致。

團隊總結稱，潮汐在虎紋彎曲處引發的運動可能導致虎紋局部開裂，并可能促進噴發，類似于地球上沿走滑斷層觀察到的局部火山活動。