Som en del av den första jämförelsestudien av centrala gropkratrar i hela solsystemet, professor Nadine Barlow vid NAU:s institution för fysik och astronomi publicerade nyligen fynd som avslöjar insikter i de miljöförhållanden som styr bildandet av dessa kratrar.

Centrala gropkratrar är nedslagskratrar orsakade av kollision av asteroider, kometer eller meteoriter som har en central depression. Dessa gropar, belägen antingen på kraterns botten eller på toppen av kraterns centrala topp, är mellan 100 meter och 190 kilometer i diameter och finns i kratrar som varierar i storlek från fem kilometer till 450 kilometer i diameter. Centrala gropkratrar finns på en mängd olika kroppar med olika målegenskaper, gravitationer, geologisk historia och yttemperaturer.

Barlow, en planetforskare och en av världens främsta experter på Mars nedslagskratrar, är huvudförfattare till tidningen, som publicerades i Meteoritik och planetvetenskap . Uppsatsen presenterar resultaten av forskning utförd av ett team av forskare på centrala gropkratrar på Mars, kvicksilver, Jupiters största måne, Ganymedes, och Saturnus månar Tethys, Dione och Rhea.

"I den här studien jämförde vi egenskaperna och fördelningarna av centrala gropkratrar på Ganymedes, som är en stor, flyktig-rik kropp; på Tethys, Dione och Rhea, som är mindre, flyktiga kroppar; på Mars, en kropp med en mellanliggande mängd flyktiga ämnen i skorpan; och på Merkurius, en kropp med en lågflyktig skorpa, att fastställa likheter och skillnader mellan centrala gropar på olika kroppar, " sa Barlow.

Flyktiga ämnen är kemiska grundämnen och föreningar med låga kokpunkter som är associerade med en planets eller månskorpa eller atmosfär, inklusive kväve, vatten, koldioxid, ammoniak och metan.

Även om forskare utförde forskning om dessa kratrar på 1970-talet, när många av dem upptäcktes, Barlow bestämde sig för att ta en ny titt.

"Vi har alla möjliga nya datauppsättningar tillgängliga nu för dessa planeter och månar, inklusive bilddata med högre upplösning samt information om deras damminnehåll och topografi – så vi ville titta på dem igen med de nyare datamängderna, " Hon sa.

Baserat på tidigare forskning, forskare trodde att de mindre månarna inte var tillräckligt stora för centrala gropkratrar, men teamet identifierade ytterligare 10 centrala gropkratrar på Rhea, Dione och Tethys använder de nya uppgifterna.

"Tills nyligen trodde vi att gropkratrar bara förekom på kroppar med vatten eller is på sina områden nära ytan, ", sa Barlow. "Majoriteten av modellerna för hur dessa gropkratrar bildades, faktiskt, baserades på teorin att is eller vatten på ytan förångades eller dränerades vid stöten. Men centrala gropkratrar förekommer också på Merkurius och på månen, som inte har is eller vatten på sina områden nära ytan."

Undersökningen fann att gropar på kratrars golv är vanligare på isiga kroppar och är större i förhållande till deras krater än gropar på centrala toppar. Medan den centrala toppanalysen inte fann någon skillnad mellan urkärnade och okopade toppar, det tydde på att Merkurius skorpa är dubbelt så stark som Mars skorpa. Studien fann också att central gropbildning involverar initial höjning följt av kollaps.

Denna studie är en del av en större pågående undersökning som jämför centrala gropkratrar över alla solsystemkroppar, vars resultat kommer att ge heltäckande nya insikter om huruvida en enda bildningsmekanism kan förklara central gropbildning på både flyktiga rika och flyktiga fattiga kroppar. Barlows analys eliminerade några modeller som tidigare föreslagits av forskare som förklarar central gropbildning. Hennes fynd tyder på att den faktiska bildningsprocessen är ett komplicerat samspel av jordskorpans styrka, yttyngdkraften och energin hos den träffande meteoriten.

Barlow fokuserar sin forskning på nedslagskratrar och vad deras närvaro avslöjar om fördelningen av underjordiska reservoarer av vatten och is. Andra forskningsämnen hon ägnar sig åt är att analysera kraterförhållanden för att stöta förkastningar på Merkurius för att avgöra om planeten fortfarande krymper, identifiera egenskaper som indikerar de färskaste nedslagskratrarna på Mars och undersöka hur klimatförändringar på Mars har påverkat kraterbildning och erosion.