Credito:Tsunehiko Kato, Progetto 4D2U, NAOJ
Ricercatori dell'Università di Kobe e del National Institute of Technology, L'Oshima College ha condotto una rianalisi dettagliata dei dati di immagine di Voyager 1, 2 e Galileo per studiare l'orientamento e la distribuzione degli antichi avvallamenti tettonici trovati sulla luna di Giove Ganimede. Hanno scoperto che questi canali sono distribuiti concentricamente su quasi l'intera superficie del satellite. Questa distribuzione globale indica che questi avvallamenti potrebbero in realtà essere parte di un gigantesco cratere che copre Ganimede.
Sulla base dei risultati di una simulazione al computer condotta utilizzando il "PC Cluster" presso l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), si ipotizza che questo gigantesco cratere potrebbe essere il risultato dell'impatto di un asteroide con un raggio di 150 km. Se è così, la struttura è la più grande struttura da impatto identificata finora nel sistema solare.
La missione JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) dell'Agenzia spaziale europea, che sarà lanciato nel 2022 e arriverà nel sistema di Giove nel 2029, mira ad aumentare le nostre conoscenze sui satelliti di Giove, compreso Ganimede. Si spera che questa esplorazione confermerà i risultati di questo studio e farà avanzare ulteriormente la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione dei satelliti di Giove.
Il team di ricerca era composto dall'assistente professore della Kobe University Graduate School of Science Hirata Naoyuki e dal professor Ohtsuki Keiji (entrambi del Dipartimento di Planetologia), e Professore Associato Suetsugu Ryo del National Institute of Technology, Oshima College. Il documento per questo studio è stato pubblicato online in Icaro il 15 luglio.
Si riconoscono le aree Terreno Scuro e Terreno Chiaro, con solchi concomitanti presenti in questi Terreni Oscuri. Credito:NASA
Background di ricerca
Sia Voyager 1 che Voyager 2 si sono avvicinati da vicino a Ganimede rispettivamente nel 1979 e nel 1980, scattare immagini dettagliate della superficie. Inoltre, la sonda Galileo ha orbitato attorno a Giove dal 1995 al 2003, ottenere una grande quantità di dati di immagine di Ganimede. Ganimede è il satellite più grande del sistema solare ed è più grande sia di Plutone che di Mercurio. La formazione e l'evoluzione delle lune di Giove, incluso Ganimede, è fortemente connessa alla formazione e all'evoluzione del sistema di Giove, e per estensione, del sistema solare. Di conseguenza, ci sono varie missioni spaziali in corso e pianificate per esplorare il sistema satellitare, inclusa la missione JUNO della NASA che è in corso, l'Europa Clipper ha programmato di eseguire un'indagine dettagliata sulla luna di Giove Europa intorno al 2030, e la suddetta missione JUICE.
Lo studio è stato condotto con l'obiettivo di chiarire un aspetto della formazione e dell'evoluzione dei satelliti di Giove e di contribuire a queste missioni spaziali. Il gruppo ha rianalizzato i dati dell'immagine di Ganimede. In particolare, i ricercatori si sono concentrati sui solchi, avvallamenti tettonici che si ritiene siano le più antiche caratteristiche superficiali del satellite. Perciò, il gruppo di ricerca ha ipotizzato di poter ricostruire la storia antica di Ganimede analizzando queste formazioni geologiche.
Sopra:mappa equidistante azimutale centrata a 20° sud 180° ovest che mostra il terreno oscuro di Ganimede e i solchi (indicati da linee gialle). Sotto:mappa equidistante azimutale della superficie di Ganimede centrata a 20° nord e 0° ovest. Questo mostra l'emisfero opposto di Ganimede all'immagine in alto. Le aree bianche indicano il terreno luminoso. Credito:NASA
Risultati della ricerca
La superficie di Ganimede è suddivisa in aree di Dark Terrain e Bright Terrain. Dark Terrain è estremamente antico e ha molti crateri rimanenti, così come formazioni a valle. Bright Terrain è relativamente recente, con quasi nessun cratere. Questi due tipi di terreno non sono disposti in modo coerente e sono distribuiti casualmente su tutta Ganimede. Si ritiene che i solchi siano le più antiche caratteristiche geologiche di Ganimede perché si trovano solo sul Terreno Oscuro e molti crateri da impatto si sono formati su di essi in seguito.
Questo studio ha rianalizzato la distribuzione di queste formazioni a valle sull'intera superficie di Ganimede, rivelando per la prima volta che quasi tutti questi solchi sono allineati concentricamente attorno a un unico punto. Lo studio ha mostrato che questi solchi formano giganteschi, anelli concentrici su tutto il satellite. Da questa, si può presumere che ci fosse un gigantesco cratere da impatto multianello che copriva l'intera superficie di Ganimede prima della formazione delle aree Bright Terrain. Una struttura ad anello simile nota come cratere Valhalla rimane sulla superficie di Callisto, un altro satellite di Giove. Fino ad ora, il cratere Valhalla è stato il più grande cratere multianello identificato nel sistema solare, con un raggio di circa 1900 km. Però, il cratere multianello su Ganimede ha un'estensione radiale di 7800 km misurati lungo la superficie del satellite.
Il team di ricerca ha condotto una simulazione per stimare la portata dell'impatto che ha formato questo gigantesco cratere. Ciò è stato effettuato utilizzando il 'PC Cluster' presso l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). I risultati hanno indicato che un asteroide con un raggio di 150 km che impatta su Ganimede a una velocità di 20 km/s sarebbe sufficiente per formare le strutture osservate sulla superficie del satellite. It is believed that such an impact occurred around 4 billion years ago.
It is speculated that this would result in a violent impact. Note:The sharp vertical distribution of the material along the vertical axis that can be seen at a distance of 0km at 12000 seconds is likely a numerical artifact caused by the boundary conditions in the simulation, but we confirmed that this does not affect the main results of this study. Credit:Naoyuki Hirata
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. Per esempio, 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. D'altra parte, 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. Auspicabilmente, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.
