科學家在太陽系的冰衛星上發現了類似加州聖安地列斯斷層的滑動斷層，當斷層壁相互側滑時，就會產生這種斷層。由地球和太空科學家領導的夏威夷大學馬諾阿分校（University of Hawai’i at Mānoa）的新研究探索並解釋了土星最大的衛星土衛六和木星最大的衛星木衛三上這些地質特徵的起源。

土衛六圍繞土星運行。土衛六下方是土星環投射的陰影。資料來源：NASA/JPL-加州理工學院/太空科學研究所

研究報告的第一作者、夏威夷大學馬諾阿分校海洋與地球科學和技術學院夏威夷地球物理和行星學研究所研究員莉莉安-布克哈德（Liliane Burkhard）說：”我們對研究冰衛星上的剪切變形很感興趣，因為這種類型的斷層可以透過剪切加熱過程來促進地表和地下物質的交換，從而有可能創造出有利於生命出現的環境。”

當冰冷的月球圍繞著母行星運動時，行星的引力會導致月球表面潮汐撓曲，從而引發地質活動，例如走向滑動斷層。由於月球的軌道可能是橢圓形而不是圓形的，因此潮汐應力會隨著月球與其行星距離的變化而變化。

(a) 聖安地列斯斷層（Google地圖衛星影像），(b) 伽尼米德（伽利略SSI），(c) 土衛六（土衛六卡西尼合成孔徑雷達-高解析度合成孔徑雷達全球鑲嵌圖）上的擊滑斷層範例。圖片來源：(a) 聖安地列斯斷層（Google地圖衛星圖像），(b) 伽尼米德（伽利略SSI），(c) 和土衛六（土衛六卡西尼合成孔徑雷達-高解析度合成孔徑雷達全球鑲嵌圖）

土衛六，一個冰凍的海洋世界

土衛六表面極低的溫度意味著水冰就像岩石一樣，可以開裂、斷層和變形。卡西尼飛船提供的證據表明，在冰凍表面下數十英里處有一個液態水海洋。此外，土衛六是太陽系中唯一擁有稠密大氣層的衛星，其獨特之處在於，它支持類似地球的水文循環，即甲烷雲、降雨和液體流過地表，形成湖泊和海洋，使其成為少數幾個可能包含宜居環境的世界之一。

美國太空總署的”蜻蜓”任務將於2027 年發射，計畫於2034 年抵達土衛六。這個新穎的旋翼著陸器將在土衛六表面進行數次飛行，探索各種地點，尋找生命的構件和跡象。

土衛六上的塞爾克隕石坑地區是蜻蜓號任務的指定初始著陸點，在對該地區的調查中，布克哈德和她的合著者探索了剪切變形和走向滑動斷層的可能性。為此，他們計算了土衛六繞土星運行時潮汐力對土衛六表面產生的應力，並透過研究冰凍地面的各種特徵來測試斷層的可能性。

這張增強的木衛二衛星木衛三影像是美國太空總署朱諾號太空船上的朱諾相機（JunoCam）在2021 年6 月7 日飛越這顆冰冷的衛星時獲得的。這次飛越的數據被用來探測木衛三上是否有鹽類和有機物。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kalleheikki Kannisto © CC BY

布克哈德說：”雖然我們先前的研究表明，土衛六上的某些區域目前可能會因潮汐應力而變形，但塞爾克隕石坑區域需要承受非常高的孔隙流體壓力和較低的地殼摩擦係數才能發生剪切破壞，而這似乎是不可能的。因此，可以肯定的是，蜻蜓不會降落在一條走向滑動的溝裡！”

木衛三，一顆有著曲折過去的衛星

在第二篇論文中，布克哈德和她的合著者透過研究木星最大的衛星–木衛三在尼普爾/菲勒斯-蘇爾西地區的高解析度數據，並對木衛三的過去進行潮汐應力調查，對該地區的地質歷史進行了研究。

根據記錄，木衛三表面有走向滑動斷層，但其目前的軌道過於圓滑，而不是橢圓形，因此不會造成任何潮汐應力變形。

研究人員發現，尼普爾/菲勒斯-蘇爾西遺址的幾條輕地形橫切帶顯示出不同程度的構造變形，繪製的橫切關係所隱含的構造活動年表顯示出三個不同的地質活動時代：古代、中古時代和最年輕時代。

“我調查了中生代地形的走向滑動斷層特徵，它們在滑動方向上與過去偏心率較高的建模應力預測一致。”Burkhard說：”木衛三可能經歷過一個軌道比現在橢圓得多的時期。”

在同一地區較年輕的地質單元中發現的其他剪切特徵與典型的一階剪切指標在滑移方向上並不一致。

Burkhard補充說：”這表明這些特徵可能是透過另一種過程形成的，而不一定是由於較高的潮汐應力造成的。因此，木衛三經歷了潮汐的’中年危機’，但它最年輕的’危機’仍然是個謎”。

最近的研究與太空探索任務共同創造了知識的正向回饋。

布克哈德介紹說，在發射和抵達之前進行的地質調查，為任務活動提供了資訊和指導。”蜻蜓”、”歐羅巴號”和歐空局的”JUICE”等任務將進一步限制我們的建模方法，並有助於確定著陸器探索最感興趣的位置，並有可能進入冰衛星的內部海洋。

編譯來源：ScitechDaily