Onderzoekers van Kobe University en het National Institute of Technology, Oshima College heeft een gedetailleerde heranalyse uitgevoerd van beeldgegevens van Voyager 1, 2 en het ruimtevaartuig Galileo om de oriëntatie en verspreiding van de oude tektonische troggen op Jupiters maan Ganymedes te onderzoeken. Ze ontdekten dat deze troggen concentrisch over bijna het hele oppervlak van de satelliet zijn verdeeld. Deze wereldwijde verspreiding geeft aan dat deze troggen mogelijk deel uitmaken van één gigantische krater die Ganymedes bedekt.

Gebaseerd op de resultaten van een computersimulatie uitgevoerd met behulp van de "PC Cluster" van de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), er wordt gespeculeerd dat deze gigantische krater het gevolg zou kunnen zijn van de inslag van een asteroïde met een straal van 150 km. Als, de structuur is de grootste impactstructuur die tot nu toe in het zonnestelsel is geïdentificeerd.

De JUICE-missie (Jupiter Icy Moon Explorer) van de European Space Agency, die in 2022 zal worden gelanceerd en in 2029 in het systeem van Jupiter zal aankomen, heeft tot doel onze kennis over de satellieten van Jupiter te vergroten, waaronder Ganymedes. Het is te hopen dat deze verkenning de resultaten van deze studie zal bevestigen en ons begrip van de vorming en evolutie van Jupiters satellieten verder zal vergroten.

Het onderzoeksteam bestond uit assistent-professor Hirata Naoyuki van de Kobe University Graduate School of Science en professor Ohtsuki Keiji (beiden van de afdeling Planetologie), en universitair hoofddocent Suetsugu Ryo van het National Institute of Technology, Oshima College. Het artikel voor deze studie is online gepubliceerd in Icarus op 15 juli.

Onderzoeksachtergrond

Zowel Voyager 1 als Voyager 2 kwamen in 1979 en 1980 dicht bij Ganymedes, gedetailleerde beelden van het oppervlak maken. In aanvulling, het Galileo-ruimtevaartuig cirkelde van 1995 tot 2003 in een baan om Jupiter, het verkrijgen van een grote hoeveelheid Ganymedes-beeldgegevens. Ganymedes is de grootste satelliet in het zonnestelsel en is groter dan zowel Pluto als Mercurius. De vorming en evolutie van de manen van Jupiter, waaronder Ganymedes, is sterk verbonden met de vorming en evolutie van het Jupiter-systeem, en bij uitbreiding, van het zonnestelsel. Bijgevolg, er zijn verschillende lopende en geplande ruimtevaartuigmissies om het satellietsysteem te verkennen, inclusief NASA's JUNO-missie die aan de gang is, de Europa Clipper gepland om rond 2030 een gedetailleerd onderzoek uit te voeren naar Jupiters maan Europa, en de eerder genoemde JUICE-missie.

De studie werd uitgevoerd met als doel een aspect van de vorming en evolutie van de satellieten van Jupiter op te helderen en bij te dragen aan deze ruimtevaartuigmissies. De groep analyseerde de beeldgegevens van Ganymedes opnieuw. Vooral, de onderzoekers richtten zich op voren, tektonische troggen waarvan wordt aangenomen dat ze de oudste oppervlaktekenmerken op de satelliet zijn. Daarom, de onderzoeksgroep veronderstelde dat ze de vroege geschiedenis van Ganymedes konden reconstrueren door deze geologische formaties te analyseren.

Onderzoeks resultaten

Het oppervlak van Ganymedes is onderverdeeld in gebieden van Dark Terrain en Bright Terrain. Dark Terrain is extreem oud en heeft veel overgebleven kraters, evenals door formaties. Bright Terrain is relatief recent, met nauwelijks kraters. Deze twee soorten terrein zijn niet coherent gerangschikt en zijn willekeurig verdeeld over het geheel van Ganymedes. Men denkt dat de voren de oudste geologische kenmerken van Ganymedes zijn, omdat ze alleen op Dark Terrain te vinden zijn en er later veel inslagkraters op zijn gevormd.

Deze studie heranalyseerde de verspreiding van deze trogformaties over het gehele oppervlak van Ganymedes, voor het eerst onthullend dat bijna al deze voren concentrisch rond een enkel punt zijn uitgelijnd. De studie toonde aan dat deze groeven gigantische, concentrische ringen over de hele satelliet. Van dit, er kan worden aangenomen dat er een gigantische meerringige inslagkrater was die het hele oppervlak van Ganymedes bedekte vóór de vorming van de Bright Terrain-gebieden. Een soortgelijke ringstructuur die bekend staat als de Valhalla-krater, blijft op het oppervlak van Callisto, een andere satelliet van Jupiter. Tot nu, de Valhalla-krater is de grootste geïdentificeerde krater met meerdere ringen in het zonnestelsel, met een straal van ongeveer 1900km. Echter, de multiringkrater op Ganymedes heeft een radiale omvang van 7800 km gemeten langs het oppervlak van de satelliet.

Het onderzoeksteam voerde een simulatie uit om de omvang van de impact te schatten die deze gigantische krater heeft gevormd. Dit is gedaan met behulp van de 'PC Cluster' van de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De resultaten gaven aan dat een asteroïde met een straal van 150 km die op Ganymedes botst met een snelheid van 20 km/sec voldoende zou zijn om de waargenomen structuren op het oppervlak van de satelliet te vormen. Er wordt aangenomen dat een dergelijke impact ongeveer 4 miljard jaar geleden plaatsvond.

Verdere ontwikkelingen

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. Bijvoorbeeld, 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. Anderzijds, 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. Hopelijk, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.