热应力对土星环颗粒的破坏作用

航天器和地基观测表明，土星主环缺乏大于 10 m 的颗粒。卫星/彗星的潮汐或碰撞破坏曾被提出作为主环的起源；然而，仅靠土星的潮汐无法将公里级碎片磨碎至亚米级颗粒，因为水冰和岩石的机械强度很高。问题随之而来：为何当前环中未留下此类大颗粒？已知由昼夜和季节温度变化引起的热应力可导致巨砾的风化与碎裂，并促成月球和类地行星上尘埃与风化层的产生，且此类热应力可破碎大于临界半径的颗粒，而无法破碎小于临界半径的颗粒。本研究考察了作用于土星环颗粒的热应力角色。我们发现热应力可磨碎大于 10-20 m 的多孔环颗粒，这解释了土星环中缺乏大于 10 m 颗粒的现象。此外，热应力碎裂也适用于天王星的 Epsilon 环。进而，作用于冰卫星和小行星表面巨砾上的昼夜或季节温度变化引起的热应力，可能在其尺寸演化中扮演重要角色。我们的计算解释了冰卫星上巨砾的缺失，除 Enceladus 的虎纹等近期地质活动供给巨砾的地质活跃区外。我们预测未来观测可在 Europa 的地质活跃裂缝周围发现大量巨砾。