Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Kæmpe ringlignende struktur på Ganymedes overflade kan være forårsaget af voldsom påvirkning (Opdatering)

Kredit:Tsunehiko Kato, 4D2U projekt, NAOJ

Forskere fra Kobe University og National Institute of Technology, Oshima College har gennemført en detaljeret reanalyse af billeddata fra Voyager 1, 2 og Galileo-rumfartøjet for at undersøge orienteringen og fordelingen af ​​de gamle tektoniske trug fundet på Jupiters måne Ganymedes. De opdagede, at disse trug er koncentrisk fordelt over næsten hele satellittens overflade. Denne globale fordeling indikerer, at disse trug faktisk kan være en del af et kæmpe krater, der dækker Ganymedes.

Baseret på resultaterne af en computersimulering udført ved hjælp af "PC Cluster" ved National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), det spekuleres i, at dette gigantiske krater kunne være et resultat af nedslaget af en asteroide med en radius på 150 km. Hvis så, strukturen er den hidtil største stødstruktur, der er identificeret i solsystemet.

Den Europæiske Rumorganisations JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) mission, som vil blive lanceret i 2022 og ankomme i Jupiters system i 2029, har til formål at øge vores viden om Jupiters satellitter, inklusive Ganymedes. Det er håbet, at denne udforskning vil bekræfte resultaterne af denne undersøgelse og yderligere fremme vores forståelse af dannelsen og udviklingen af ​​Jupiters satellitter.

Forskerholdet bestod af Kobe University Graduate School of Sciences adjunkt Hirata Naoyuki og professor Ohtsuki Keiji (begge fra Institut for Planetologi), og lektor Suetsugu Ryo fra National Institute of Technology, Oshima College. Papiret til denne undersøgelse blev offentliggjort online i Icarus den 15. juli.

Områderne mørkt terræn og lyst terræn kan genkendes, med samtidige furer til stede i disse mørke terræner. Kredit:NASA

Forskningsbaggrund

Både Voyager 1 og Voyager 2 nærmede sig Ganymedes i henholdsvis 1979 og 1980, tage detaljerede billeder af overfladen. Ud over, rumfartøjet Galileo kredsede om Jupiter fra 1995 til 2003, opnåelse af en stor mængde Ganymedes billeddata. Ganymedes er den største satellit i solsystemet og er større end både Pluto og Merkur. Dannelsen og udviklingen af ​​Jupiters måner inklusive Ganymedes er stærkt forbundet med dannelsen og udviklingen af ​​Jupiter-systemet, og i forlængelse heraf, af solsystemet. Følgelig, der er forskellige igangværende og planlagte rumfartøjsmissioner for at udforske satellitsystemet, inklusive NASA's JUNO-mission, der er i gang, Europa Clipper planlagde at udføre en detaljeret undersøgelse af Jupiters måne Europa omkring 2030, og den førnævnte JUICE-mission.

Undersøgelsen blev udført med det formål at afklare et aspekt af dannelsen og udviklingen af ​​Jupiters satellitter og at bidrage til disse rumfartøjsmissioner. Gruppen genanalyserede billeddata af Ganymedes. I særdeleshed, forskerne fokuserede på furer, tektoniske trug, der menes at være de ældste overfladetræk på satellitten. Derfor, forskergruppen antog, at de kunne rekonstruere Ganymedes tidlige historie ved at analysere disse geologiske formationer.

Ovenfor:Azimutal ækvidistant kort centreret ved 20° syd 180° vest, der viser Ganymedes mørke terræn og furer (angivet med gule linjer). Nedenfor:Azimutal ækvidistant kort over Ganymedes overflade centreret ved 20° nord og 0° vest. Dette viser den modsatte halvkugle af Ganymedes til det øverste billede. De hvide områder angiver lyst terræn. Kredit:NASA

Forskningsresultater

Ganymedes overflade er kategoriseret i områder med mørkt terræn og lyst terræn. Mørkt terræn er ekstremt gammelt og har mange tilbageværende kratere, samt trugformationer. Bright Terrain er forholdsvis ny, med næsten ingen kratere. Disse to typer terræn er ikke sammenhængende arrangeret og er tilfældigt fordelt over Ganymedes helhed. Furer menes at være Ganymedes ældste geologiske træk, fordi de kun findes på mørkt terræn, og mange nedslagskratere er blevet dannet oven på dem senere.

Denne undersøgelse genanalyserede fordelingen af ​​disse trugformationer over hele Ganymedes overflade, afslører for første gang, at næsten alle disse furer er koncentrisk justeret omkring et enkelt punkt. Undersøgelsen viste, at disse furer danner kæmpestore, koncentriske ringe over hele satellitten. Fra dette, det kan antages, at der var et gigantisk multiring nedslagskrater, som dækkede hele overfladen af ​​Ganymedes før dannelsen af ​​Bright Terrain-områderne. En lignende ringstruktur kendt som Valhalla-krateret forbliver på overfladen af ​​Callisto, en anden Jupiters satellit. Indtil nu, Valhalla-krateret har været det største identificerede flerringskrater i solsystemet, med en radius på cirka 1900 km. Imidlertid, multiring-krateret på Ganymedes har en radial udstrækning på 7800 km målt langs satellittens overflade.

Forskerholdet udførte en simulering for at estimere omfanget af påvirkningen, der dannede dette gigantiske krater. Dette blev udført ved hjælp af 'PC Cluster' ved National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Resultaterne viste, at en asteroide med en radius på 150 km, der rammer Ganymedes med en hastighed på 20 km/s, ville være tilstrækkelig til at danne de observerede strukturer på satellittens overflade. Det menes, at en sådan påvirkning fandt sted for omkring 4 milliarder år siden.

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. For eksempel, 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. På den anden side, 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. Forhåbentlig, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.


Varme artikler