外行星被數十顆衛星包圍，衛星被鎖在厚厚的冰殼中。其中一些冰冷的世界，包括土星的衛星土衛二，被認為在其冰冷的地殼和岩石內部之間存在著巨大的液態水海洋。正如我們所知，液態水對於生命至關重要，因此這些衛星是太陽系中最有希望尋找外星生命的地方之一。
發表在的一項研究 自然天文學 探索遠低於其冰冷表面的情況，並為許多衛星上看到的不尋常景觀提供新的解釋。
加州大學戴維斯分校地球與行星科學副教授、該論文的主要作者馬克斯·魯道夫 (Max Rudolph) 表示：“並非所有這些衛星都已知有海洋，但我們知道有些衛星確實有海洋。” “我們對數百萬年來塑造它們進化的過程感興趣，這使我們能夠想像海洋世界的表面表現會是什麼樣子。”
潮汐變暖如何塑造冰冷的世界
在地球上，山脈和地震等特徵會將熱和岩石轉移到地下深處。在冰凍的衛星上，水和冰起著相同的作用。
這些衛星被它們繞軌道運行的大質量行星產生的潮汐力加熱。相鄰衛星之間的引力交互作用會導致變暖程度隨著時間的推移而上升和下降。隨著變暖的加劇，冰蓋可能會融化並變薄。當變暖和緩和時，殼會隨著水結冰而再次變厚。
在早期的工作中，魯道夫和他的同事研究了當冰殼變厚時會發生什麼。由於冰比液態水佔據更多的空間，因此結冰會增加周圍外殼的壓力。這種壓力有助於形成引人注目的表面特徵，例如被稱為土衛二「虎紋」的長裂縫。
當隱藏的海洋開始沸騰時
新的研究探討了相反的情況。當冰殼從下面融化並變薄時會發生什麼？
研究人員表示，這個過程可能會導致底層海洋沸騰。
當冰變成密度較小的液態水時，月球內部的壓力就會降低。研究小組計算出，在較小的冰衛星上，包括土星的土衛一和土衛二，以及繞天王星運行的米蘭達，壓降可能足夠大，足以達到冰、液態水和水蒸氣可以共存的三相點。
旅行者 2 號太空船拍攝的米蘭達照片顯示了被稱為日冕的巨大山峰和懸崖。研究人員認為，地表下沸騰的海洋可以解釋這些引人注目的特徵是如何形成的。
為什麼月球的大小很重要
土衛一寬度不到 250 英里，擁有大型隕石坑，其中包括一個巨大的撞擊坑，因此得名「死星」。儘管它在地質上看起來似乎不活躍，但魯道夫指出，其運動中的微妙漩渦表明其下方隱藏著海洋。由於土衛一的冰殼變薄，不會發生破裂，因此月球表面不活躍時可能會有海洋。
尺寸在這些過程的發展中起著至關重要的作用。在較大的冰衛星上，例如天王星的另一顆衛星泰坦尼亞，融化引起的壓力降可能會在達到水三相點之前使冰殼破裂。因此，二氧化鈦的表面特徵可能反映了冰殼首先變薄然後再次變厚的循環。
魯道夫說，正如研究地球的地質學可以幫助科學家了解我們的星球在數十億年來是如何演化的一樣，研究冰衛星的內部運作可以為它們今天的表面外觀提供原因。
論文作者為：Michael Manga，加州大學柏克萊分校； Alyssa Rhode，西南研究所，博爾德；和馬修·沃克，行星科學研究所，圖森。這項工作得到了美國宇航局的部分支持。
