11月26日,一项最新科学研究提出,外太阳系部分冰质卫星内部海洋的形成过程可能导致其水体在接近冰点的低温环境下发生沸腾现象。该研究通过构建通用模型,模拟了冰卫星内部在潮汐加热作用下的演化过程。当卫星内部的冰层受热融化为液态水时,由于液态水密度更高,整体体积随之收缩,但外部坚硬的冰壳却无法同步收缩,从而在冰壳与下方海洋交界处形成低压区域。

这一压力变化的具体表现取决于卫星自身的大小和引力强度。对于木卫二这类质量较大的冰卫星,其较强的引力能够维持交界面处的压力稳定,使水保持液态,或导致冰壳因压力失衡而向内塌陷。

而对于土卫二、土卫一以及天卫五等质量较小的卫星,由于引力较弱,难以抵消内部体积收缩所引发的压力骤降。一旦压力降至水的沸点阈值以下,即便温度仅略高于冰点,海洋表层的水也会开始沸腾。同时,原本溶解于水中的气体将大量析出,形成气泡并积聚。

研究估算显示,在土卫二上,只要约14公里深度的冰层融化,就可能触发此类沸腾;而在土卫一上,仅需5公里深的融冰即可达到相同效果。沸腾过程中产生的蒸汽和气体可能像地球上的岩浆一样,渗入并填充冰壳中的裂隙。

尽管水蒸气会迅速冷却并重新凝结,但甲烷、氮气等其他气态物质仍可长期保持气体状态,持续对裂隙施加压力,促使裂缝扩展,进而影响冰壳表面的地质结构。这一机制为解释这些遥远天体表面观测到的复杂地貌特征,例如羽状喷流等现象,提供了新的物理学依据。