冰卫星内可能会发生地下海洋沸腾

科技日报北京11月25日电（记者张梦然）最新一期《自然·天文学》发表的建模研究指出，太阳系外层小型冰卫星的冰壳变薄可能会导致地下海洋沸腾。这一过程或有助于解释土星的土卫一和土卫二、天王星的天卫五等卫星的表面特征和地质活动，并可能影响未来对海洋星球的探索策略。

太阳系有许多卫星在厚厚的冰壳下蕴藏着海洋。轨道动力学导致的冰壳厚度变化会改变海洋压力，在冰层内产生应力。人们已知冰壳变厚与表面结构有关，例如土卫二上喷发水和冰的“虎纹”，但对冰壳变薄的影响所知不多。近期证据表明，包括土卫一和天卫五的部分卫星发生过冰壳变薄，这引发了对其表面地质与内部动力学影响的问题。

美国加利福尼亚大学戴维斯分校团队建模了太阳系外层所有中型冰质海洋卫星在冰壳变薄期间的海洋压力和冰壳应力演化。他们发现在较小天体中，如土卫一（半径198公里）和土卫二（半径252公里），海洋压力会降低至水的三相点，即固态、液态和气态水可同时存在的临界点。这导致沸腾与蒸发现象，继而使冰壳被挤压破坏。数值模拟表明，5—15公里的轻度变薄就可导致沸腾条件。相反，半径大于300公里的较大卫星（如天卫三和土卫八），则是先发生挤压破坏，由此产生的断层可能解释了其表面观察到的褶皱和赤道构造特征。

这些发现表明，沸腾驱动过程可能会促进小型卫星的表面重塑和火山活动，而大型卫星主要受到挤压构造影响。这些发现或有助于为未来探索土卫二或天王星卫星提供信息。