土星最大卫星泰坦,拥有类似北美圣安德列斯断层的构造

泰坦(Titan)是太阳系中第二大卫星,仅次于木卫三盖尼米德,过去便以拥有浓厚大气层、高度怀疑生命体存在等特征为科学家钟爱。最近,夏威夷大学马诺阿分校团队在泰坦上发现类似北美洲圣安德列斯断层的构造,作为地下液体上升到表面的途径,可能促进有机物质运输。

圣安德列斯断层(San Andreas Fault)位于太平洋板块与北美洲板块交界处,属于横移断层(hinge fault,又称扭转断层、走滑断层),长约1,300公里,是地球地层活动最频繁的区域之一,2015年电影《加州大地震》背景就是此断层崩塌。

太阳系其他星球如:木卫二欧罗巴、土卫二恩克拉多斯等,也都有证据显示存在横移断层,但与地球断层由熔融内部对流驱动不同的是,这些卫星的断层应是由行星潮汐力拉扯造成。

至于泰坦之前的雷达探测数据表明,它有一层由岩石般坚硬的水冰构成之厚壳,也是除地球外唯一已知表面(两极地区)具有湖泊的天体,只不过液体成分为碳氢化合物,如甲烷、乙烷。

可惜泰坦大气稠密难以直接观察表面,因此可用数据有限,夏威夷大学马诺阿分校团队只好利用先断层模型研究泰坦出现横移构造的可能性。该模型考虑了泰坦的潮汐应力、断层可能方向、地壳特性(比如孔隙流体压力)、导致表面物质破裂所需的应力等,发现潮汐应力与孔隙流体压力结合后可以降低冰壳的剪切强度(Shear strength),促使浅层地壳出现断层,尤其是靠近赤道处呈东西走向。

泰坦可能拥有类似北美洲圣安德列斯断层的构造。 (Source:夏威夷大学马诺阿分校)

研究人员Liliane Burkhard表示,这可能成为泰坦内部液体上升至表面的途径,并可能将有利于维持生命的有机物质运上来。

未来几年,世界各国科学机构将针对这些天体启动多项遥测任务,包括ESA预计2022年调查木卫三的JUICE探测器、NASA预计2024年调查木卫二的Clipper探测器以及2027年调查泰坦的蜻蜓号(Dragonfly)探测器,随着探测器锁定探索地区、可能钻探地下海洋、产生新观测数据结合建模,将加强我们对地球外水冰地壳的理解。

(首图来源:NASA)