图形巨大的圣安地列斯断层可能有助于揭示其卫星上的生命迹象

土星是太阳系第二大行星，恩克拉多斯是土星的第六大卫星，它是一个主要由水冰构成的天体，表面覆盖着明亮的冰层。恩克拉多斯最著名的特征之一就是其表面的“虎纹裂缝”，这些是位于卫星南极地区的几条平行的裂缝，它们是恩克拉多斯最活跃的地质特征。

虎纹裂缝的形成与恩克拉多斯内部的热能和潮汐力有关。恩克拉多斯围绕土星的轨道是椭圆形的，这意味着它与土星的距离在不断变化。这种距离的变化导致土星的引力对恩克拉多斯产生潮汐力，使得卫星内部产生摩擦和加热，这个过程称为潮汐加热。潮汐加热可能导致恩克拉多斯内部存在一个全球性的液态水海洋，这个海洋被其冰壳所覆盖。

虎纹裂缝区域的冰火山活动，即所谓的“冷火山”，是恩克拉多斯表面冰晶喷射的原因。这些喷射流被认为是从恩克拉多斯的地下海洋通过裂缝喷发出来的。

恩克拉多斯的虎纹裂缝可能是由于内部海洋的压力和潮汐力的长期作用，导致冰壳在这些区域发生断裂，形成了裂缝。虎纹裂缝的活动表明恩克拉多斯的地下海洋可能具有生命所需的化学能量源和有机物质，这使得恩克拉多斯成为太阳系中寻找生命迹象的潜在目标。

近日，一项新研究揭示了土星卫星恩克拉多斯上独特的“虎纹”沿线的并行滑动运动与从其冰壳中喷发的冰晶喷射流有关。这些发现可能有助于确定这个冰冷卫星的土星下表面海洋的特征，从而确定恩克拉多斯是否适宜生命存在。

恩克拉多斯的虎纹由其南极的四条平行线裂缝组成，这些裂缝最初是在2005年由美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船观测到的。该地区的“冰火山活动”从这些裂缝中喷发出被认为起源于恩克拉多斯埋藏海洋的冰晶，导致大量物质聚集在土星卫星的南极上。

这个羽流的亮度以及产生它的喷射流似乎以一种模式变化，与恩克拉多斯围绕土星的近33小时轨道相吻合。这导致科学家们推测，随着潮汐应力作用在虎纹上，喷射流的活跃度增加。然而，这一理论无法解释为什么恩克拉多斯的喷射流在潮汐应力达到最大值几小时后亮度达到峰值，或者为什么在恩克拉多斯最接近土星后不久会出现第二个较小的峰值。

恩克拉多斯的潮汐应力和其虎纹裂缝运动的新数值模拟识别出一种类似于在圣安地列斯断层上看到的现象，与喷射流活动的模式相对应。领导模拟团队的加州理工学院Caltech博士候选人亚历山大·伯恩介绍说：“我们开发了一个复杂的数值模型来模拟沿恩克拉多斯断层的潮汐驱动的走滑运动。这些模型考虑了摩擦的作用，这使得断层上的滑动量对压缩和剪切应力都很敏感”。

数值模型能够模拟恩克拉多斯断层上的滑动，这与观测到的羽流亮度变化以及地表温度的空间变化相匹配，表明喷射流和羽流亮度变化是由恩克拉多斯轨道上的走滑运动控制的。伯恩和他的同事们发现，摩擦力学控制了恩克拉多斯虎纹裂缝的接口处的运动，裂缝的两侧在这里相遇。这意味着在恩克拉多斯的轨道周期中，虎纹会定期滑动和锁定。这种并行的或“走滑”运动与喷射流活动相对应。

模拟中走滑活动与喷射流亮度之间的相关性导致团队假设喷射流活动的变化是由断层沿线的“拉裂”控制的。这些是裂缝的弯曲部分，在广泛的走滑运动下打开，允许水从下表面海洋通过冰壳上升，为冰火山喷射流提供养分。

伯恩介绍到：“一个接近地球的类比是在受到构造应力的大型走滑断层上沿着拉裂盆地结构的运动。这种运动的一个例子发生在加利福尼亚南部的索尔顿盆地——一个位于南加州的圣安地列斯走滑断层上的大型拉裂。区域性的走滑运动导致索尔顿盆地的地壳局部伸展以及火山活动。这个过程类似于恩克拉多斯上的潮汐驱动伸展，可能调节了月球的冰火山活动。

“在进行研究之前，我们没有预料到模拟的走滑运动和喷射流活动之间会有如此高的关联性。”团队的研究表明，恩克拉多斯的虎纹的开启方式与之前的模型不同。这一发现令人惊讶，因为大多数过去关于该主题的研究都调用了虎纹沿线的广泛开启，像电梯门一样开启和关闭，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，团队的模型表明，潮汐在恩克拉多斯及其海洋的演化中扮演着基本角色，跨越多个时间尺度。

在轨道时间尺度上，潮汐似乎调节了从下表面海洋通过虎纹裂缝流出的物质量，在更长的时间尺度上，潮汐可能导致摩擦虎纹以净右横向感断裂。

这种长期的右横向运动可能推动了在恩克拉多斯南极地区观察到的地质特征的形成。这包括一个从恩克拉多斯的后半球的南极辐射出去的裂缝。

科学家们已经提出，恩克拉多斯，凭借其埋藏的全球海洋，可能是在太阳系中寻找生命迹象的主要目标。这项研究和团队的模型可能为这一假设提供了额外的支持。

了解通过拉裂或广泛裂谷区域的下表面物质运输路径对于确定恩克拉多斯喷射流中的冰粒是否代表了月球潜在可居住的全球海洋至关重要。科学家们的研究为理解这些运输路径及其随时间的演化提供了一个框架。

潮汐对恩克拉多斯演化的长期影响的证据，也加热了内部，意味着月球的海洋是长久存在的，这对内部生命潜在演化的影响具有意义。目前，团队的结论基于计算机模拟，因此需要通过实际观测来确认。

伯恩最后总结说道：“使用雷达在恩克拉多斯进行地球物理测量将使我们能够确认或反驳我们论文中提出的假设。更广泛地说，随着时间的推移对恩克拉多斯表面运动的观测可以为内核和地壳的动力学提供关键约束，以及这些过程在时间上活跃的程度，我们的目标是继续研究我们如何能够使用地球物理测量来更好地理解可能使生命在恩克拉多斯上形成和发展的条件。”

该团队的研究4月29日发表在《自然地球科学》杂志上。