Ganymedes yta är lite av ett pussel för planetforskare. Ungefär två tredjedelar av dess yta är täckt av ljusare terräng, medan resten är mörkare. Båda typerna av terräng är gamla, med den ljusare delen något yngre. De två typerna av terräng är spridda runt månen, och den mörkare terrängen innehåller samtidiga fåror.
För det mesta tror forskare att fårorna orsakades av tektonisk aktivitet, möjligen relaterad till tidvattenuppvärmning när månen gick igenom instabila orbitala resonanser tidigare.
Men en ny studie säger att en massiv påverkan kan vara ansvarig för alla dessa fåror.
Ganymedes yta är mestadels is, inte sten. Det är en differentierad kropp med en stenig kärna och ett hav under ytan som kan innehålla mer vatten än alla jordens hav tillsammans. Våra detaljerade bilddata av Jupiters – och solsystemets – största måne är till stor del från Voyager-uppdragen och Galileo-uppdraget. Den nya studien undersökte alla dessa data på nytt 'för att undersöka orienteringen och fördelningen av de gamla tektoniska trågen' som en pressmeddelande säger.
Titeln på studien är ' Ett globalt system av fåror på Ganymedes som indikerar deras skapelse i en enda nedslagshändelse .” Huvudförfattare är Naoyuki Hirata från Kobe University, Japan. Studien publiceras i tidskriften Icarus.
Jupiter, Ganymedes , och den andra Galileiska månar är föremål av stort intresse för forskare. Hur detta system av planeter och månar bildades och utvecklades är kopplat till hur resten av vårt solsystem utvecklades. Tre av de jovianska månarna, inklusive Ganymedes, har hav under ytan och är mål av intresse i sökandet efter liv.
NASA:s Juno-uppdrag är just nu på Jupiter, och andra uppdrag är i planeringsstadiet. ESA:s JUICE-uppdrag (Jupiter Icy Moon Explorer) kommer att starta 2022, och NASA:s Europa Clipper-uppdrag är planerat att lanseras 2024.
Denna studie är delvis inriktad på dessa framtida uppdrag. Teamet av forskare ville inte bara fokusera på en aspekt av Ganymedes, de ville bidra till dessa framtida uppdrag. De fokuserade på den kantiga, fårade terrängen som dominerar månen. De hoppas att de genom att fokusera på dessa geologiska formationer kan börja rekonstruera Ganymedes förflutna. Arbete som deras borde ge lite fokus och sammanhang för framtida uppdrag.
Sida vid sida bilder av Ganymedes yta från Voyager 2 (vänster) och Galileo (höger). Bilden visar de mörka och ljusa terrängtyperna som täcker månen, och de samtidiga fårorna som finns i dessa mörka terränger. Bildkredit: NASA.
Den mörka terrängen är den äldsta terrängen på Ganymedes, och därför är dess dalar troligen månens äldsta geologiska egenskap. Trågen är också skiktade med kratrar, vilket gör att de är de äldsta inslagen.
Denna nya studie analyserar trågen och hur de är fördelade över Ganymedes yta. Teamet fann att trågen alla är inriktade koncentriskt runt en enda punkt. När man tittar på hela månens yta bildar särdragen gigantiska koncentriska ringar runt jordklotet.
Ovan:Azimutal ekvidistant karta centrerad vid 20° syd 180° väster som visar Ganymedes mörka terräng och fåror (angivna med gula linjer).
Nedan:Azimutal ekvidistant karta över Ganymedes yta centrerad vid 20° nord och 0° väst. Detta visar Ganymedes motsatta hemisfär till den översta bilden. De vita områdena indikerar ljus terräng. (Bildkredit: NASA)
Teamet tror att de koncentriska ringarna faktiskt är en enorm, månvid nedslagskrater. Det finns bara minimala avvikelser i mönstret, vilket indikerar att de mörka terrängblocken på Ganymedes yta inte har förändrats mycket på länge. Eftersom kratern bildades före den yngre, ljusare terrängen visar den att de mörka blocken förblir relativt oförändrade, även under den senare bildningen av den ljusare terrängen.
Deras analys visar att ringarna bildades när en asteroid med en radie på 150 km (93 mi) kolliderade med Ganymedes och färdades med en hastighet av 20 km/s (12,5 mph).
Callisto , en annan av Jupiters månar, har också en enorm ringstruktur som heter Valhalla-kratern. Valhalla-kratern har en ungefärlig radie på 1900 km (1180 mi), vilket gör den till den största flerringskratern i solsystemet. Men om resultaten av denna studie står sig, kommer Valhalla att degraderas. Ganymedes flerringskrater har en radie på cirka 7800 km (4850 mi.)
Valhalla-kratern på Jupiters måne Callisto. Med cirka 1900 km i radie var Valhalla den största flerringskratern i solsystemet, tills den på Ganymedes upptäcktes. Bildkredit: Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=154718
I hjärtat av teamets arbete är en datorsimulering. De använde ett datorkluster på Japans nationella astronomiska observatorium (NAOJ) för att bestämma provkroppens storlek och dess hastighet. De fastställde också att kollisionen ägde rum för cirka 4 miljarder år sedan.
En av de stora frågorna relaterade till denna upptäckt rör Ganymedes inre struktur och dess utveckling.
På vissa sätt är Ganymedes systermåne Callisto, eftersom de är ungefär lika stora och båda troligen har hav under ytan. Men forskare tror att Callisto inte har en differentierad inre struktur. Å andra sidan har Ganymedes lager av is, vatten och sten. Dessa differentierade lager kräver en enorm mängd värme för att bildas, och den värmen kunde ha skapats av den stora påverkan. Callisto har också en nedslagskrater, men mycket mindre än Ganymedes, så det är möjligt att nedslaget inte genererade tillräckligt med värme för att skapa en differentierad inre struktur.
Tre bildrutor från datorsimuleringen. Siffrorna i varje bildruta är sekunderna efter nedslaget. I den tredje bilden finns en skarp fördelning av material vid 0 km som forskarna säger är en numerisk artefakt av simuleringen, och inte verklig. Bildkredit: Hirata et al, 2020.
En av svårigheterna med att studera Ganymedes är att även om både rymdfarkosten Voyager och rymdfarkosten Galileo besökte månen, är ytan inte helt avbildad. Framtida uppdrag bör rätta till det, förhoppningsvis med bilder med högre upplösning och annan uppdaterad data baserad på nyare teknologi. Inte bara kan de studera den massiva flerringskratern i mycket mer detalj, de kan kartlägga ytan för bevis på andra storskaliga händelser. Dessa uppdrag bör kunna testa lagets resultat och förhoppningsvis bevisa eller motbevisa dem.
Slutresultatet av denna studie, och av framtida uppdrag till regionen, borde vara en bättre förståelse för hur Ganymedes och andra månar i Jupitersystemet bildades och utvecklades.
Mer:
- Pressmeddelande: Enorma ringliknande struktur på ytan av Jupiters måne Ganymedes kan ha orsakats av ett våldsamt slag
- Publicerad Forskning: Ett globalt system av fåror på Ganymedes som indikerar deras skapelse i en enda nedslagshändelse
- Universum idag: Även Ganymedes visar tektonisk aktivitet. Vi kommer att behöva ytterligare en Icy Moon Orbiter