浅壳模型对冰卫星地形松弛的影响

冰卫星上存在多尺度的地形特征，从小尺度的裂谷和撞击坑到与这些天体周长相当的赤道-极壳厚度差异。地形演化速率取决于冰壳的黏性行为、壳体与潜在全球 subsurface ocean 之间密度差异、冰壳厚度分布以及潮汐热在壳体中的耗散率。本文从粘性流体运动的斯托克斯方程出发，分析地形的松弛过程。我们推导了含有刚性塌层与不含塌层的浅壳模型，并将结果时序与前期工作进行比较。使用三维线性流动处理小幅度地形扰动，我们从浅模型中恢复了松弛时序，并适用于非浅壳体。对于常规黏度的壳体，发现当波长大于冰层厚度时，地形松弛时序为常数，这与现有范式相悖。对于指数衰减黏度的壳体，数值结果显示当较大黏度外层塌层呈近似刚性边界时，松弛时序随波长而变。对于最大尺度，时序再次与波长无关，由平均壳体黏度决定。然而，随着黏度对比度增加，此转移尺度变大，限制了尺寸无关松弛速率的适用范围。本研究结果对解释松弛撞击轮廓、从地形推断冰壳厚度以及即将到来的外太阳系任务观测具有重要意义。