天体物理学 > 地球与行星天体物理学
[提交于 2025年4月26日
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标题: 浅壳模型对冰质卫星地形松弛的影响
标题: Implications of shallow-shell models for topographic relaxation on icy satellites
摘要: 冰质卫星在许多长度尺度上都存在地形,从小型的裂谷和古老地盾到赤道-极地区域壳层厚度差异,这些差异与这些天体的周长相当。 地形演化的速率取决于冰壳的流变学性质、壳层与潜在全球地下海洋之间的密度差异、冰壳厚度分布以及壳层中潮汐热耗散的速率。 在这里,我们从粘性流体流动的斯托克斯方程出发分析地形的松弛。 我们列出了浅壳模型(包括有刚性地壳和没有刚性地壳的情况),并将得到的时间尺度与之前的工作进行比较。 使用三维线性化流动来处理小振幅地形扰动,我们从浅壳模型以及非浅壳中恢复了松弛的时间尺度。 对于粘度恒定的壳层,我们发现当波长大于冰层厚度时,地形松弛时间尺度是恒定的,这一观点与现有的范式相矛盾。 对于粘度随深度呈指数下降的壳层,我们通过数值模拟表明存在一个区域,在该区域中较大的粘度外层地壳充当几乎刚性边界。 在这种情况下,松弛时间尺度依赖于波长。 对于最大的空间尺度,时间尺度再次与波长无关,其值由平均壳层粘度决定。 然而,这种转变发生的空间尺度随着粘度对比度的增加而增大,限制了无尺度松弛率的适用性。 这些关于地形松弛的结果对解释松弛的陨石坑剖面、从地形推断冰壳厚度以及对外太阳系任务的未来观测具有重要意义。
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