土星卫星土卫二恩克拉多斯上的“虎纹”可能揭示其海洋是否适合居住

第三只手烈

这张土星卫星恩克拉多斯的特写照片朝向月球的终止点（从白天到夜晚的过渡），显示了月球南极纬度内连续、山脊状、略微弯曲且大致平行的断层的独特模式。这些表面特征被成像科学家非正式地称为“虎纹”，因为当以假彩色观察时，它们明显的条纹状外观。（图片来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室/空间科学研究所）

据美国太空网（Robert Lea）：新的研究表明，土星卫星恩克拉多斯上沿着独特的“虎纹”并排滑动的运动与其冰壳喷出的冰晶喷流有关。这些发现可能有助于确定土星地下海洋中这颗结冰卫星的特征，从而确定恩克拉多斯是否有利于生命。

2005年，美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船首次观测到了位于月球南极的四条平行线断裂，形成了恩克拉多斯的虎纹。该地区的“低温火山作用”从这些裂缝中喷出冰晶，据信这些冰晶起源于恩克拉多斯埋藏的海洋，导致土星月球南极上空聚集了大量物质。

这股羽状物的亮度和产生它的喷流似乎都在变化，其模式与恩克拉多斯围绕太阳系第二大行星土星近33小时的轨道一致。这使得科学家们推断，随着潮汐应力作用在老虎条纹上，喷流的活动会增加。

然而，这一理论无法解释为什么在潮汐应力达到最大值数小时后，恩克拉多斯的喷流亮度达到峰值，也无法解释为什么恩克拉多斯斯最接近土星后不久会出现第二个较小的峰值。一项新的对恩克拉多斯潮汐应力及其虎纹断裂运动的数值模拟发现了一种类似于圣安德烈斯断层的现象，与喷流活动模式相对应。

模拟团队负责人、加州理工学院博士生Alexander Berne告诉Space.com：“我们开发了一个复杂的数值模型来模拟沿恩克拉多斯断层的潮汐驱动走滑运动。这些模型考虑了摩擦的作用，摩擦会导致断层上的滑动量对压缩应力和剪切应力都很敏感。”。

“该数值模型能够模拟沿着恩克拉多斯断层的滑动，其方式与观测到的羽流亮度变化以及表面温度的空间变化相匹配，这表明喷流和羽流亮度的变化是由恩克拉多斯斯轨道上的走滑运动控制的。”



（主）2008年卡西尼号宇宙飞船看到的冰月恩克拉多斯（Inset）的内部。（图片来源：James Tuttle Keane）

空间中的圣安德烈斯断层

伯尔尼及其同事发现，摩擦力学控制着恩克拉多斯虎纹界面的运动，虎纹界面是裂缝两侧相交的地方。这意味着在恩克拉多斯的轨道周期中，虎带会周期性地滑动和锁定。这种并排的运动，或称为“走滑”，与喷气式飞机的活动一致。

在模拟中，走滑活动和喷流亮度之间的相关性使该团队假设喷流活动的变化是由断层沿线“拉断层”的存在控制的。这些是裂缝的弯曲部分，在广泛的走滑运动下打开，使水从地下海洋通过冰壳上升，为低温火山喷流提供能量。

伯尔尼说：“一个接近陆地的类比是在受构造应力影响的大型走滑断层上沿着拉分盆地结构的运动。这种运动的一个例子发生在索尔顿盆地——一个位于南加州走滑断层圣安德烈斯断层上的大型拉分。”。“区域走滑运动导致了索尔顿盆地的局部地壳伸展和火山活动。这一过程类似于沿恩克拉多斯拉壳的潮汐驱动伸展，可能会调节月球的低温火山活动。

“在进行这项研究之前，我们没有想到模拟的走滑运动和喷流活动之间有如此高的相关性。”



拉开恩克拉多斯上允许水上升并供给低温火山喷流的区域（图片来源：James Tuttle Keane）

该团队的研究表明，恩克拉多斯的虎纹张开的方式与之前的模型不同。

伯尔尼说：“这一发现令人惊讶，因为过去对该主题的大多数研究都认为，沿着老虎条纹的大开口，比如像电梯门一样打开和关闭，是调节羽流亮度变化的主要机制。”。

这位加州理工学院的研究人员补充说，该团队的模型表明，潮汐在多个时间尺度上对恩克拉多斯及其海洋的进化起着根本作用。

伯尔尼说：“在轨道时间尺度上，潮汐似乎调节着从地下海洋流经虎纹断裂的物质量。”。“在更长的时间尺度上，潮汐可能会导致摩擦性虎纹在净右侧断裂。”

他继续提出，这种长期的右侧运动可能会推动在恩克拉多斯南极地形周围观察到的地质特征的形成。这包括一个从南极辐射出去的裂缝，位于恩克拉多斯的后半球。



卡西尼号宇宙飞船在2007年看到的“虎纹”。（图片来源：卡西尼号成像团队/美国国家航空航天局）

科学家们认为，拥有埋藏全球海洋的恩克拉多斯可能是在太阳系其他地方寻找生命的主要目标。这项研究和该团队的模型可以为这一假设提供额外的支持。

伯尔尼说：“了解通过拉开带或宽阔裂谷带的地下物质传输路径，对于确定恩克拉多斯喷流中的冰粒是否代表月球潜在的宜居全球海洋至关重要。我们的研究为了解这种传输路径及其随时间的演变提供了一个框架。”。

“潮汐对恩克拉多斯进化的长期影响的证据表明，月球的海洋是长寿的，这对内部生命的潜在进化有影响。”

目前，该团队的结论是基于计算机模拟得出的，因此需要通过实际观测来确认。

伯尔尼总结道：“使用雷达对恩克拉多斯进行的地球物理测量将使我们能够证实或反驳我们论文中提出的假设。更广泛地说，这种对恩克拉多斯表面随时间运动的观测可以对地核和地壳的动力学以及这些过程随时间的活跃程度提供关键约束。”。“我们的目标是继续研究如何使用地球物理测量来更好地了解可能使生命在恩克拉多斯上形成和进化的条件。”

该团队的研究于周一（4月29日）发表在《自然地球科学》杂志上。