Tidally induced deformation of icy moons

Abstract

V rámci této dizertace jsme vyvinuli a otestovali metodiku pro modelování vlivu tření v lokálních a globálních modelech slapové deformace ledových těles. Zaměřili jsme se na roli tření: (i) v modelu tzv. strike-slip zlomu v ledovém plášti Europy (rozšiřující práci Kalousová a kol. (2016)) a (ii) v 3D modelu ledového pláště Enceladu se zaměřením na chování systému zlomů známého jako tiger stripes (rozšiřující práci Souček a kol. (2019)). Ad (i), vyvinuli jsme matematický model předpovídající skluz na strike-slip zlomu, deformaci jeho okolí a tepelný vývoj oblasti s dvěma tepelnými zdroji. Nejdříve jsme se zaměřili na mechanismus produkce podpovrchové vody. Naše výsledky ukazují omezenou tvorbu vody na europských strike-slip zlomech a v jejich okolí a její koncentraci přímo na zlomu. Poté jsme potvrdili fyzikální platnost konceptu známého jako tidal walking, teoretického modelu pro generování offsetu (posunu jedné strany zlomu vůči druhé) na strike-slip zlomech měsíce Europa. Ukázali jsme, že pro vznik pozorovatelných posunů je nezbytné, aby se zlom aktivoval přes celou ledovou slupku nebo aby aktivovaná část dosáhla do oblasti s dostatečně nízkou viskozitou. Oboje je za současných podmínek na Europě nepravděpodobné. Náš model navíc ukazuje, že budoucí měření tepelných anomálií na povrchu Europy by mohlo vést...

Within this Ph.D. project, we have developed and validated a modeling methodol- ogy for the evaluation of the influence of friction in regional and global models of tidal deformation in icy bodies. We focus on the role of friction in two specific scenarios: (i) strike-slip faults within Europa's ice shell (expanding the model by Kalousová et al. (2016)), and (ii) the frictional behavior of fault system known as 'tiger stripes' at the south pole of Enceladus, building upon the 3D model of Enceladus' ice shell developed by Souček et al. (2019). Ad (i), we have developed a mathematical model predicting slip at the strike-slip fault, its neighboring bulk's deformation, and the region's thermal evolution driven by two dissipative processes. First, our investigation focuses on the mechanism of meltwa- ter generation, where results indicate a limited potential for generating near-subsurface meltwater and its confinement to the fault region. Second, we confirmed the physical validity of the 'tidal walking' concept, a theoretical model for generating lateral offsets on Europa's strike-slip faults. We show that fault penetration across the entire shell or reaching a sufficiently low-viscosity zone is necessary for producing observable offset, which is unlikely under current europan conditions. Also, our model's...