冰冷的土衞二南極如何形成“虎紋”_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：汪榮鑫

校對：牧夫校對組

編排：陶邦惠

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦

原文鏈接：

https://astronomy.com/news/2019/12/how-the-icy-moon-enceladus-got-tiger-stripes-at-its-south-pole

土衞二南極地區的 “虎紋” ，被認為是冰殼裂縫

Credit: NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team

土衞二南極有着一系列平行且均勻分佈的條紋。科學家認為，這些條紋是覆蓋衞星地下海洋的冰殼中的長裂縫。但是天文學家仍然不確定這些裂縫是如何形成的，為什麼它們如此均勻地分佈，以及為什麼其他冰冷的天體沒有產生它們。 

現在，一個研究小組提出了一個解釋，可以解答關於這一系列裂縫的所有主要問題。研究小組本週一在《自然》雜誌上發表了他們的發現。

土衞二與土星環的合照，由卡西尼號在2015年10月28日掠過土衞二時拍攝 | Credit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

冰如何破裂

當卡西尼號（Cassini）到達土衞二南極附近時，科學家發現了這些條紋。研究人員將其稱為“虎紋”。

卡內基科學研究所的行星科學家，也是這項新研究的作者道格拉斯·海明威（Douglas Hemingway）説：“自從發現以來，我們一直對此感興趣，並且它已經成為每個人潛意識裏一直想要探究的問題。這些東西到底是什麼？它們為什麼形成？”

過去，研究人員提出，隨着外殼上積聚更多的冰，可能會形成長裂縫，從而使液態海洋處於更大的壓力之下，並迫使殼破裂。土衞二的冰殼在其兩極最薄，所以這裏是破裂的合理場所。但這並不能解釋如何形成與之平行的其他裂縫。 

土衞二表面有超過100個間歇泉，將水冰、有機分子和其他物質從南極區域射入太空 | Credit: NASA/JPL/SSI

條紋如何產生

海明威和他的團隊以此研究為基礎。他們認為，一旦形成第一個裂縫，冰殼就可能下垂，其重量使冰板彎曲。在彎曲力最大的地方，冰殼會再次破裂——這是由冰殼的特性（例如其剛度）決定的。

圖中為土衞二海底熱泉的示意圖，科學家認為水會與岩石相互作用產生氫氣，並通過冰殼噴入太空 | Credit: NASA/JPL-Caltech

當研究人員進行數值模擬時，他們發現這些裂紋之間的22英里的間距對於土衞二冰殼剛度而言非常合理。

研究小組還提出了一個解釋，為什麼其他冰冷的衞星，如土衞二、木衞三、木衞四和木衞六沒有類似的條紋狀裂縫。因為更多平行的“虎紋”的形成取決於兩個主要因素：冰殼的厚度和星球上的重力。天文學家説，土衞二恰好具有這些因素的正確組合，因而產生了獨特的條紋。

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2011年7月29日，卡西尼號宇宙飛船的窄角照相機拍攝了這張快照，它從土星環上方捕捉到了五顆土星的衞星。Credit: Cassini Imaging Team, SSI, JPL, NASA