土星卫星上巨大的“圣安德烈亚斯断层”可能有助于揭示外星生命的迹象

土星卫星土卫二上看到的巨大“虎纹”断层线引发了人们的希望，即土卫二的冰壳下面可能潜藏着一个包含潜在外星生命的“长寿”海洋。

新的研究表明，土星卫星土卫二上沿着独特的“老虎条纹”的并排滑动运动与其冰壳中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冰卫星的特征，从而确定土卫二是否适合生命存在。

土卫二的虎纹由月球南极的四个平行线裂缝组成，美国宇航局的卡西尼号航天器于 2005 年首次观测到这些裂缝。该地区的“低温火山活动”从这些裂缝中喷出据信源自土卫二埋藏海洋的冰晶，导致大量物质聚集在土星卫星南极上空。

这股羽流的亮度和产生它的喷流似乎都以一种模式变化，与土卫二围绕土星（太阳系第二大行星）近 33 小时的轨道一致。这使得科学家推测，随着潮汐压力作用在老虎条纹上，喷流的活动就会增加。 

然而，这一理论无法解释为什么土卫二的喷流在潮汐应力达到最大值后的几个小时内达到亮度峰值，或者为什么在土卫二最接近土星后不久会出现第二个较小的峰值。对土卫二潮汐应力及其虎纹裂缝运动的新数值模拟发现了与圣安德烈亚斯断层类似的现象，与喷流活动的模式相对应。  

相关：美国宇航局发现从土星冰冷的卫星土卫二中涌出生命的关键成分

“我们开发了一个复杂的数值模型来模拟潮汐驱动的沿着土卫二断层的走滑运动。这些模型考虑了摩擦的作用，这导致断层上的滑动量对压缩应力和剪切应力都很敏感，”亚历山大Berne 是该模拟背后的团队负责人，也是加州理工学院 (Caltech) 的博士生，他告诉 Space.com。 

“数值模型能够模拟沿着土卫二断层的滑动，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变化是由土卫二轨道上的走滑运动控制的”。

太空中的圣安地列斯断层

伯尔尼和同事发现，摩擦力学控制沿着土卫二虎纹裂缝两侧交汇处的界面运动。这意味着在土卫二的轨道周期中，虎条会周期性地滑动和锁定。这种并列运动或“走滑”运动与喷气活动一致。 

模拟中走滑活动与喷流亮度之间的相关性使研究小组假设喷流活动的变化是由断层上存在的“拉断”控制的。这些是裂缝的弯曲部分，在广泛的走滑运动下打开，允许水从地下海洋穿过冰壳上升，为冰火山喷流提供水源。 

“一个与地球相似的类比是，在构造应力作用下，沿大型走滑断层上的拉分盆地结构运动。这种运动的一个例子发生在索尔顿盆地上空——位于圣安德烈亚斯断层上的一个大型拉分，一个走滑断层上的拉分盆地结构。滑断层，位于南加州，”伯尔尼说。 “区域走滑运动导致局部地壳扩张以及索尔顿盆地的火山活动。这一过程类似于土卫二沿潮汐驱动的拉断延伸，这可能会调节月球的低温火山活动。

“在进行这项研究之前，我们并没有预料到模拟的走滑运动和喷流活动之间存在如此高的相关性。”

该团队的研究表明，土卫二的老虎条纹的打开方式与之前的模型不同。 

伯尔尼说：“这一发现令人惊讶，因为过去有关该主题的大多数研究都将老虎条纹上的宽阔开口（例如像电梯门一样打开和关闭）作为调节羽流亮度变化的主要机制。” 

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土卫二及其海洋的多个时间尺度的演化中发挥着重要作用。 

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裂缝的物质数量。” “在较长的时间尺度上，潮汐可能会导致摩擦虎纹在净右侧方向上断裂。”

他继续指出，这种长期的右侧运动可能会推动土卫二南极地形周围观察到的地质特征的形成。这包括土卫二尾随半球上从南极向外辐射的断裂。 

科学家认为，土卫二及其埋藏的全球海洋可能成为在太阳系其他地方寻找生命的主要目标。这项研究和团队的模型可以为该假设提供额外的支持。 

“了解通过拉开或宽裂谷带的地下物质传输路径对于确定土卫二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。我们的研究为了解此类传输路径及其随时间的演变提供了一个框架，”伯尔尼说。 

“潮汐对土卫二演化产生长期影响的证据表明，土卫二的海洋是长期存在的，这对土卫二内部生命的潜在演化具有重要意义。”

目前，该团队的结论是基于计算机模拟，因此需要通过实际观察来证实。

“使用雷达对土卫二进行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，对土卫二表面随时间的运动进行的观察可以为地核和地壳的动力学提供关键约束，以及这些过程随着时间的推移活跃的程度，”伯尔尼总结道。 “我们的目标是继续研究如何利用地球物理测量来更好地了解土卫二上生命形成和进化的条件。”

该团队的研究成果于周一（4 月 29 日）发表在《自然地球科学》杂志上。

最初发布于Space.com。