月表温度对于月幔对流影响的数值模拟研究

行星内部对流计算中,一般都将其表面温度作为常温处理.但在月球、水星等无大气的天体表面,温度与纬度明显相关,月球两极和赤道的平均温度相差可以达到100 K以上.纬度相关的温度边界条件,是否会影响天体早期对流特征与内部热状态,过去没有得到重视和研究.本文使用有限元方法进行了二维球壳对流模型的热演化模拟,以评估无大气行星上,与纬度高度相关的表面温度对其内部对流和演化的影响.模拟计算结果表明,表面温度会对月球对流形态产生较大影响,两极因为相对更冷而易于形成下降流,上升流更倾向于从赤道位置开始,在早期演化中表现得尤为明显.受边界条件影响,月球两极与赤道的岩石圈厚度差异可以达到400 km以上.今后在研究太阳系内月球、水星一类没有大气的天体演化、特别是早期演化时,对于表面温度纬度相关分布的影响应该予以考虑.