Forskare från Kobe University och National Institute of Technology, Oshima College har genomfört en detaljerad omanalys av bilddata från Voyager 1, 2 och Galileo rymdfarkoster för att undersöka orienteringen och fördelningen av de gamla tektoniska trågen som hittades på Jupiters måne Ganymedes. De upptäckte att dessa tråg är koncentriskt fördelade över nästan hela satellitens yta. Denna globala spridning indikerar att dessa dalar faktiskt kan vara en del av en gigantisk krater som täcker Ganymedes.

Baserat på resultaten av en datorsimulering utförd med "PC Cluster" vid National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), Det spekuleras i att denna gigantiska krater kan ha uppstått från nedslaget av en asteroid med en radie på 150 km. Om så är fallet, strukturen är den hittills största stötstrukturen som identifierats i solsystemet.

Europeiska rymdorganisationens JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) uppdrag, som kommer att lanseras 2022 och anlända till Jupiters system 2029, syftar till att öka vår kunskap om Jupiters satelliter, inklusive Ganymedes. Förhoppningen är att denna utforskning kommer att bekräfta resultaten av denna studie och ytterligare främja vår förståelse av bildandet och utvecklingen av Jupiters satelliter.

Forskargruppen bestod av Kobe University Graduate School of Sciences biträdande professor Hirata Naoyuki och professor Ohtsuki Keiji (båda vid institutionen för planetologi), och docent Suetsugu Ryo vid National Institute of Technology, Oshima College. Uppsatsen för denna studie publicerades online i Ikaros den 15 juli.

Forskningsbakgrund

Både Voyager 1 och Voyager 2 närmade sig Ganymedes nära 1979 respektive 1980, ta detaljerade bilder av ytan. Dessutom, rymdfarkosten Galileo kretsade kring Jupiter från 1995 till 2003, erhålla en stor mängd Ganymedes bilddata. Ganymedes är den största satelliten i solsystemet och är större än både Pluto och Merkurius. Bildandet och utvecklingen av Jupiters månar inklusive Ganymedes är starkt kopplat till bildandet och utvecklingen av Jupitersystemet, och i förlängningen, av solsystemet. Följaktligen, det finns olika pågående och planerade rymdfarkostuppdrag för att utforska satellitsystemet, inklusive NASA:s JUNO-uppdrag som pågår, Europa Clipper planerade att utföra en detaljerad undersökning av Jupiters måne Europa omkring 2030, och det tidigare nämnda JUICE-uppdraget.

Studien genomfördes med syftet att klargöra en aspekt av bildandet och utvecklingen av Jupiters satelliter och att bidra till dessa rymdfarkostuppdrag. Gruppen analyserade om bilddata av Ganymedes. Särskilt, forskarna fokuserade på fåror, tektoniska dalar som tros vara de äldsta ytegenskaperna på satelliten. Därför, forskargruppen antog att de kunde rekonstruera Ganymedes tidiga historia genom att analysera dessa geologiska formationer.

Forskningsresultat

Ganymedes yta är kategoriserad i områden med mörk terräng och ljus terräng. Dark Terrain är extremt gammal och har många kvarvarande kratrar, samt trågformationer. Ljus terräng är relativt ny, med knappt några kratrar. Dessa två typer av terräng är inte sammanhängande arrangerade och är slumpmässigt fördelade över Ganymedes helhet. Får tros vara Ganymedes äldsta geologiska egenskaper eftersom de bara finns på mörk terräng och många nedslagskratrar har bildats ovanpå dem senare.

Denna studie analyserade om fördelningen av dessa trågformationer över Ganymedes hela yta, avslöjar för första gången att nästan alla dessa fåror är koncentriskt inriktade runt en enda punkt. Studien visade att dessa fåror bildar jätte, koncentriska ringar över hela satelliten. Från detta, det kan antas att det fanns en gigantisk flerringskrater som täckte hela Ganymedes yta innan de ljusa terrängområdena bildades. En liknande ringstruktur känd som Valhalla-kratern finns kvar på ytan av Callisto, en annan Jupiters satellit. Tills nu, Valhalla-kratern har varit den största identifierade flerringskratern i solsystemet, med en radie på cirka 1900 km. Dock, multiringkratern på Ganymedes har en radiell utsträckning på 7800 km uppmätt längs satellitens yta.

Forskargruppen genomförde en simulering för att uppskatta omfattningen av påverkan som bildade denna gigantiska krater. Detta utfördes med hjälp av "PC Cluster" vid National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Resultaten visade att en asteroid med en radie på 150 km som träffar Ganymedes med en hastighet av 20 km/s skulle vara tillräcklig för att bilda de observerade strukturerna på satellitens yta. It is believed that such an impact occurred around 4 billion years ago.

Further Developments

The discovery that the aftermath of a large-scale impact remains on Ganymede's surface is greatly significant in terms of the satellite's formation process and evolution. Till exempel, Jupiter's satellite Callisto is around the same size as Ganymede, however it is believed that it doesn't have an internal structure composed of differentiated layers. Å andra sidan, Ganymede is thought to be composed of a differentiated layer structure consisting of rock, iron and ice. An enormous amount of heat is necessary to form these differentiated layers. It is possible that the aforementioned large-scale impact could have been the source of this heat.

This study's discovery will also have substantial significance for the Ganymede exploration programs scheduled in the coming decades. The image data from both Voyager and Galileo missions only provide partial views of the satellite's surface. It is hoped that future explorations will be able to confirm or test this study's results by conducting detailed investigations into the multiring formations and whether or not there are any other remains of large-scale impacts. Förhoppningsvis, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.