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欧罗巴星陨石坑对冰层厚度的制约

杨少华; 许志琴; 李忠海; 石耀霖 地球物理学报 2017年第03期

摘要:欧罗巴(木卫二)是目前最有可能存在地外生物的星体,是空间探测计划的重点对象.欧罗巴冰层厚度直接制约着生物存在的可能性.另一方面,冰层厚度控制着温度结构、流变特性,进而制约着冰体构造特征及演化过程.前人基于板的挠曲,陨石坑分析,热-力学分析等方法得到的冰层厚度变化范围很大(小于1km到大于30km).基于前人的研究,我们通过研究欧罗巴陨石坑的松弛过程进而约束冰层的厚度.本文将冰视为非牛顿流体,修正了前人在引用冰体实验数据过程中存在的不足.依据前人的研究思路,基于有限单元法及更新网格技术,取新近形成的陨石坑形状为初始几何模型,针对不同厚度的冰层,对欧罗巴最大陨石坑的松弛过程进行了动力学模拟.模拟结果显示:1)冰层越厚,所需松弛时间越长;2)冰层越厚,陨石坑附近的黏度越高,这是松弛时间相对较长的直接原因.本文认为欧罗巴冰层的厚度大于20km.值得注意的是,作为端元模型,本文模型中冰层与基岩直接接触,后续研究将进一步考虑其他模型.

关键词:欧罗巴陨石坑松弛时间冰层厚度有限单元法

单位:中国地质科学院地质研究所; 大陆构造与动力学重点实验室; 北京100037; 中国科学院大学; 计算地球动力学重点实验室; 北京100049

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