冰態衛星是表面主要由冰體構成的衛星或小行星 。 由于同樣受行星引力場作用, 周期性的熱能交換使冰態衛星的表面之下可能存在海洋, 其中心還可能擁有一顆硅酸鹽或金屬質的巖石內核 。 這類衛星中的典型代表是木衛二(Europa) 。 這顆比月球略小的固態星球擁有一個含氧的薄薄的大氣層 。 近來的研究結果表明在太陽成為紅巨星后, 木衛二很可能將承攬迎接地區生命因民的任務 。 正因如此這顆與木衛一、木衛四、木衛三、 土衛六和 海衛一同樣具有大氣層的衛星將受到人類的高度關注 。

▲土衛二表面地貌主要以撞擊坑和溝壑為主 。 (NASA/JPL)
木星潮汐力主導下的木衛一火山活動
木衛一由潮汐力作用所產生的熱能, 與它的軌道離心率、內部結構和物理狀態有關 。 由于木星衛星系統, 即:木衛一與木衛二、木衛三的運行軌道產生共振, 使得離木星最近的木衛一的軌道維持近似圓形, 防止了潮汐散逸 。 木衛一軌道離心率只有0.0041, 導致木衛一表面處于受到木星引力拖曳的頂點方向上, 在軌道近木星點和遠木星點的潮汐隆起差異達到100米 。 潮汐力拖曳在木衛一內部殼層中產生摩擦力 。 摩擦所產生的熱量導致內部物質的熱化和溶化 。 內部熱量主要通過火成活動向外釋放, 這些熱量在木星系力學系統的作用下引起木衛一表面熱流運動 。 目前觀測到木衛一內部逃逸出的潮汐產生的熱量大于理論估值, 因此判斷木衛一可能處于冷卻狀態, 即:較大與較小潮汐形變周期過渡中 。

▲木衛一表面火山噴發類型大致歸納為:不規則火山口、流體主導噴發和爆炸主導噴發 。 整個木衛一表面活躍火山分布范圍廣闊, 可觀測到較活躍大型火山數量大約為400座 。

▲TupanPatera溶巖湖直徑80km, 四周是900米高的懸崖, 湖內位桔紅色的硫酸巖島四周是黑色熔巖 。 溶巖湖不斷向衛星表面釋放硫化物
月球火成活動
不同于木衛一潮汐力引發的火成活動, 月球火成活動主要受外部撞擊和早期內部演化活動因素影響 。 深層熱物質通過幔柱作用得以在表層釋放, 并最終通過冷卻和下沉過程沉積在月海表層 。 內部熱能處于不斷衰減狀態, 且無外力提供繼續產生新增熱能的可能, 所以月球火成活動并不像木衛一那樣活躍且分布范圍廣 。

▲月球莫斯科海撞擊盆地區域中心底部表面覆蓋有大量熔巖物質, 深度可達1km 。 呈現明顯的火成活動跡象 。
土星潮汐力主導下的土衛二南極地區物質噴射現象

▲圖像由卡西尼號深空探測器窄角相機于2005年11月27日距土衛二148000公里處拍攝得到(方位角161度) 。 圖像經過特殊處理以凸顯噴射物細節亮度, 經光譜分析噴射物質為冰顆粒和水蒸汽, 噴射過程由土-衛間潮汐力對巖石核拖曳作用中產生熱量提供熱流動力, 由于衛星表面, 冰層, 冰下海洋和巖石圈層存在溫度和壓力差, 海洋中的水或者冰層中的熔化物質通過冰層縫隙噴射到宇宙空間內 。 通過對噴射現象研究還可以研究土衛二表面有機化合物的成分和衛星表面的溫度變化 。 不同于木衛一, 土衛二表面冰層有大量撞擊坑存在 。 說明冰層較厚足以抵消撞擊帶來的沖擊和熱量 。 除撞擊坑外, 衛星表面還存在大量藍色條紋, 顯示冰層表面或次表層存在眾多河流或液體運動通道 。 土衛二表面冰層或因土-衛系統潮汐力和與其它土星衛星間軌道共振效應變化差異而變化 。
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