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对冰冻卫星上的地质断层的研究有助于探索外星的水世界

Studies of geologic faulting on icy moons aid exploration of extraterrestrial watery worlds

在我们太阳系中许多冰冷的卫星表面,科学家们已经记录了走滑断层,这是断层壁横向移动时发生的,就像加州的圣安德烈亚斯断层一样。最近由夏威夷大学(Mānoa)领导的两项研究表明,地球和太空科学家记录并揭示了土星最大卫星土卫六和木星最大卫星木卫三上这些地质特征背后的机制。

“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,潜在地创造有利于生命出现的环境,”该研究的主要作者、夏威夷地球物理和行星学研究所的Liliane Burkhard说Mānoa海洋与地球科学与技术学院。

当一颗冰冷的卫星围绕其母行星运行时,行星的引力会导致月球表面的潮汐弯曲,从而驱动走滑断层等地质活动。潮汐应力随着月球与其行星距离的变化而变化,因为月球的轨道可以是椭圆形而不是圆形。

泰坦,一个冰冻的海洋世界

土卫六表面极冷的温度意味着水冰就像岩石一样会破裂、断裂和变形。来自卡西尼号宇宙飞船的证据表明,在冰封的表面下方几十英里处,有一个液态水海洋。此外,土卫六是太阳系中唯一一颗拥有稠密大气的卫星,独特的是,它支持类似地球的甲烷云、雨和液体在表面流动,填充湖泊和海洋的水文循环,使其成为少数可能包含宜居环境的世界之一。

NASA的龙飞船nfly任务将于2027年发射,计划于2034年抵达土卫六。新型的旋翼着陆器将会成功在火星表面进行几次飞行,探索不同的地点,寻找生命的基石和迹象。Studies of geologic faulting on icy moons aid exploration of extraterrestrial watery worlds

在对泰坦上的塞尔克陨石坑地区(蜻蜓号任务的指定初始着陆点)的调查中,伯克哈德和她的合著者探索了剪切变形和走滑断层的可能性。为了做到这一点,他们计算了土卫六在绕土星运行时由于潮汐力而施加在其表面的压力,并通过检查冻土的各种特征来测试断层的可能性。这项研究发表在《伊卡洛斯》杂志上。

伯克哈德说:“虽然我们之前的研究表明,土卫六上的某些地区目前可能由于潮汐压力而发生变形,但塞尔克陨石坑地区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,这似乎是不可能的。”“因此,我们可以有把握地推断,蜻蜓不会落在走滑沟里!”

木卫三,一个有着曲折历史的卫星

在第二篇关于伊卡洛斯的论文中,Burkhard和她的合著者研究了木星最大的卫星Ganymede的地质历史,在Nippur/Philus Sulci地区,通过检查该地区可用的高分辨率数据,并对Ganymede的过去进行了潮汐压力调查。

木卫三表面有记录的走滑断层,但它目前的轨道太圆,而不是椭圆,不会引起任何潮汐应力变形。

研究人员发现,Nippur/Philus Sulci遗址的几个浅色地形的交叉带显示出不同程度的构造镍的变形,和铬技术映射横切关系隐含的Nic活动nship揭示了三个不同的地质活动时代:古代、中期和最年轻。Studies of geologic faulting on icy moons aid exploration of extraterrestrial watery worlds

“我研究了中期地形的走滑断层特征,它们在滑动方向上与过去较高偏心率的建模应力预测相对应。“木卫三可能经历了一段轨道比现在更椭圆的时期,”伯克哈德说。

在同一地区较年轻的地质单元中发现的其他剪切特征在滑动方向上与典型的一级剪切指标不一致。

“这表明这些特征可能是通过另一个过程形成的,不一定是由于更高的潮汐压力,”伯克哈德补充说。“所以,木卫三经历了一场潮汐式的‘中年危机’,但它最年轻的‘危机’仍然是个谜。”

最近的研究以及太空探索任务创造了一种积极的知识反馈。

伯克哈德说:“像这样的地质调查,在发射和到达之前,为任务活动提供信息和指导。“蜻蜓号、欧罗巴快船号和欧空局JUICE等任务将进一步限制我们的建模方法,并有助于确定着陆器探索最有趣的地点,并可能进入冰冷卫星的内部海洋。”

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