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经过短暂的休息,在黎明前的暗夜里,张晓辰继续探究那些前辈老师留下来的关于那个年代过去的一切。
土卫二的冰冷间歇泉发现于2005年,它们位于这颗星球南半球的断裂带,据认为其喷射动力源于地表下的液态水层。
撞击坑是太阳系许多天体上存在的普遍现象。土卫二的许多区域都被分布密度不同、破损程度不同的撞击坑群所覆盖。在旅行者2号观测结果的基础上,科学家根据撞击坑分布密度的不同将其分为三类撞击坑地形单元。
其中ct1和ct2虽然在撞击坑破损程度上有所不同,但都包含了数目众多的、直径达10-20公里的撞击坑;而cp则是分布有少量撞击坑的平坦地区。这种基于撞击坑密度而进行的撞击坑地形细分支持了认为土卫二曾经历过多阶段的地表重塑的观点。
近期卡西尼号的观测则提供了关于ct2和cp地形单元的更多详细信息。这些高分辨率照片显示土卫二的许多撞击坑都出现了由粘性崩塌和结构性裂痕导致的严重破损。
粘性崩塌是重力的作用所造成的撞击坑及其他水冰构成的地形的破损,这个作用过程需要经历漫长的地质时间,并将最终使该地区的地势趋于平缓。
这个作用的效果取决于冰的温度,因为相较于温度较低、质地较硬的冰,温度较高的冰更容易遭到破坏。经历了粘性崩塌作用的撞击坑一般都有一个凸形底部,有时甚至只剩下一圈坑缘。图八左上角的大撞击坑——顿雅扎德撞击坑所拥有的凸形底部即是粘性崩塌作用的例证。另外,土卫二表面的许多撞击坑也已遭到结构性裂痕的严重破坏。
照片底部中央偏右直径近10公里的撞击坑即是证明:宽度只有数百米至一千米的细长的裂痕已经严重破坏了该撞击坑的边缘和底部。迄今为止,几乎所有位于ct2地形单元中的撞击坑都有构造性变形的迹象粘性崩塌和结构性裂痕的作用都证明了——尽管撞击坑地形地区是土卫二上地质年龄最大、撞击坑留存度最高的地区,但其中的几乎所有撞击坑都已处于某种被破坏的阶段。
旅行者2号在土卫二上发现了几种地质构造,包括槽沟、悬崖和山脊等。近期卡西尼号的观测表明土卫二上改变地貌的主要方式是构造作用。土卫二上发现的一种更加引人关注的地质构造是裂痕,这些峡谷能够延伸至200公里长,宽度为5-10公里,深度为1公里。
显示了一条典型的大裂痕切割那些地质年龄较大、已经遭到结构性破坏的地区的景象。图八底部亦显示了这种地质构造。裂痕是一种较年轻的地质构造,因为它通常表现为切割其他地质结构,同时裂痕两壁有突出的露头。
土卫二上存在构造作用的另一例证是槽沟结构,它由一系列呈曲线状的槽沟和山脊构成。这种条纹状结构最初是由旅行者2号发现的,通常是平坦地形与撞击坑地形的分野标志。在图六和图十中均可见到这种地质构造。这种槽沟地形容易令人联想起木卫三上的相似地貌。
不过土卫二的槽沟构造要比后者复杂:木卫三上的槽沟为平行排列,而土卫二的槽沟排列则显得较为凌乱,形状也多为锯齿状。引人关注的是卡西尼号在对撒马尔罕槽沟进行观测时发现了一些暗点,直径125-750米,它们平行排列于槽沟旁,有推测认为这些暗点是位于该地区的陷坑。
除此之外,土卫二表面还有多种地质构造。图九显示了一种狭窄的断裂地形,通常有数百米宽,该地形由卡西尼号发现。这些裂缝常常贯穿于撞击坑地形之中,其深度也只有一两百米。其中的许多裂缝在其形成过程中受到了撞击坑所产生的微薄表土的影响,导致裂纹走向经常发生变化。
旅行者2号在土卫二表面发现了两种平坦地形。这些地形的地势起伏较小,较之撞击坑地形,其撞击坑数目也很少这表明这种地质构造的产生年代较晚。
其中的典型——锡兰平原,从照片上就未发现可见的撞击坑。
而在锡兰平原西南方的另一个平坦地形,则纵横交错着数条槽沟和悬崖。其后,卡西尼号也曾观测过这些平坦地形,其中包括了锡兰平原和蒂雅平原,并拍下了高分辨率的照片。这些照片显示这些地形中其实布满了较低的山脊和较浅的裂缝。
目前认为,其中的裂缝是由于剪切形变造成的。其中拍摄的锡兰平原的照片显示该地区仍存在着一定数量的微小撞击坑——依据这些撞击坑估计,该地区地表的年龄从1.7亿年到37亿年不等,具体年龄取决于撞击坑的分布情况。
卡西尼号对土卫二表面进行观测的区域的扩大使得更多的平坦地形得以发现,特别是在土卫二朝向轨道运动方向的球面上。
这些地形上布满了数目众多的槽沟和山脊,类似于南极地区的变形构造。这些地形正好位于锡兰平原和蒂雅平原的球体对立面上,表明这一地区受到了土星引力潮汐的影响。
张晓辰记下了在2005年7月14日,科学家在卡西尼号飞掠土卫二时拍摄的照片中发现了一个位于南极地区、产生构造变形的特别区域。而其中有很多的地方产生了羽毛状的物体。
该地区位于北纬60°区域,其间遍布裂缝和山脊,同时也存在着少量微型撞击坑,这表明这是土卫二表面最年轻的地貌,同时也是所有中等大小的冰冻卫星上的最年轻地貌;其间的撞击坑构造表明该地区的某些区域可能只有5万年的历史,甚至可能更年轻。
靠近该区域的中心区分布着4个裂缝带,以及众多的山脊——这些山脊被非正式地命名为“虎皮条纹”。
这些裂缝可能是该地区最年轻的地质结构,它们的四周分布着呈薄荷绿色、带有粗糙纹理的冰体——这些冰体在其他地区常常出现在岩石露头中或裂缝壁上。在该地区的平坦地带中亦发现了“蓝”冰,这表明该地区十分年轻,以致还未来得及被覆盖上一层来自e环的带有细密纹理的冰体。
可见光和红外线测绘分光计(vi)的探测结果表明分布于“虎皮斑纹”四周的绿色物质在化学结构上与土卫二的其他地表物质存在差异,同时在“虎皮斑纹”中发现了透明的冰体,这说明这一地质构造十分年轻(可能小于1千年),或者该地质构造表面的冰体近期曾受到热源影响。另外,该仪器还在“虎皮斑纹”中测得结构较简单的有机化合物,这在该卫星上尚属首次发现。