Crédito:Tsunehiko Kato, Proyecto 4D2U, NAOJ
Investigadores de la Universidad de Kobe y el Instituto Nacional de Tecnología, Oshima College ha realizado un reanálisis detallado de los datos de imágenes de la Voyager 1, 2 y la nave espacial Galileo para investigar la orientación y distribución de los antiguos valles tectónicos encontrados en la luna de Júpiter, Ganímedes. Descubrieron que estas depresiones están distribuidas concéntricamente en casi toda la superficie del satélite. Esta distribución global indica que estas depresiones pueden ser en realidad parte de un cráter gigante que cubre Ganímedes.
Basado en los resultados de una simulación por computadora realizada utilizando el "PC Cluster" en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), se especula que este cráter gigante podría haber resultado del impacto de un asteroide con un radio de 150 km. Si es así, la estructura es la estructura de impacto más grande identificada en el sistema solar hasta ahora.
La misión JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) de la Agencia Espacial Europea, que se lanzará en 2022 y llegará al sistema de Júpiter en 2029, tiene como objetivo aumentar nuestro conocimiento sobre los satélites de Júpiter, incluido Ganimedes. Se espera que esta exploración confirme los resultados de este estudio y avance aún más en nuestra comprensión de la formación y evolución de los satélites de Júpiter.
El equipo de investigación estuvo formado por el profesor asistente de la Escuela de Graduados de Ciencias de la Universidad de Kobe, Hirata Naoyuki, y el profesor Ohtsuki Keiji (ambos del Departamento de Planetología), y el profesor asociado Suetsugu Ryo del Instituto Nacional de Tecnología, Colegio de Oshima. El artículo de este estudio se publicó en línea en Ícaro el 15 de julio.
Se pueden reconocer las áreas de Terreno oscuro y Terreno brillante, con surcos concurrentes presentes en estos terrenos oscuros. Crédito:NASA
Antecedentes de la investigación
Tanto la Voyager 1 como la Voyager 2 se acercaron a Ganímedes en 1979 y 1980 respectivamente. tomando imágenes detalladas de la superficie. Además, la nave espacial Galileo orbitó Júpiter desde 1995 hasta 2003, obteniendo una gran cantidad de datos de imágenes de Ganímedes. Ganímedes es el satélite más grande del sistema solar y es más grande que Plutón y Mercurio. La formación y evolución de las lunas de Júpiter, incluido Ganímedes, está fuertemente relacionada con la formación y evolución del sistema de Júpiter. y por extensión, del sistema solar. Como consecuencia, hay varias misiones de naves espaciales en curso y planificadas para explorar el sistema de satélites, incluida la misión JUNO de la NASA que está en curso, el Europa Clipper tiene previsto realizar una investigación detallada de la luna Europa de Júpiter alrededor de 2030, y la misión JUICE antes mencionada.
El estudio se realizó con el objetivo de aclarar un aspecto de la formación y evolución de los satélites de Júpiter y de contribuir a estas misiones de naves espaciales. El grupo volvió a analizar los datos de imágenes de Ganímedes. En particular, los investigadores se centraron en los surcos, depresiones tectónicas que se cree que son las características superficiales más antiguas del satélite. Por lo tanto, el grupo de investigación planteó la hipótesis de que podrían reconstruir la historia temprana de Ganímedes analizando estas formaciones geológicas.
Arriba:Mapa equidistante azimutal centrado a 20 ° sur 180 ° oeste que muestra el terreno oscuro y los surcos de Ganímedes (indicados por líneas amarillas). Abajo:Mapa equidistante azimutal de la superficie de Ganímedes centrado a 20 ° norte y 0 ° oeste. Esto muestra el hemisferio opuesto de Ganímedes a la imagen superior. Las áreas blancas indican Terreno brillante. Crédito:NASA
Resultados de la investigación
La superficie de Ganímedes se clasifica en áreas de Terreno Oscuro y Terreno Brillante. Dark Terrain es extremadamente antiguo y tiene muchos cráteres restantes, así como formaciones de canales. Bright Terrain es comparativamente reciente, sin apenas cráteres. Estos dos tipos de terreno no están organizados de manera coherente y están distribuidos aleatoriamente sobre la totalidad de Ganímedes. Se cree que los surcos son las características geológicas más antiguas de Ganímedes porque solo se encuentran en Terreno Oscuro y posteriormente se formaron muchos cráteres de impacto encima de ellos.
Este estudio volvió a analizar la distribución de estas formaciones de canales sobre toda la superficie de Ganímedes, revelando por primera vez que casi todos estos surcos están alineados concéntricamente alrededor de un solo punto. El estudio mostró que estos surcos forman gigantes, anillos concéntricos sobre todo el satélite. De esto, se puede suponer que hubo un cráter de impacto de múltiples hilos gigante que cubrió toda la superficie de Ganímedes antes de la formación de las áreas de Terreno Brillante. Una estructura anular similar conocida como el cráter Valhalla permanece en la superficie de Calisto, otro satélite de Júpiter. Hasta ahora, el cráter Valhalla ha sido el cráter de múltiples cables identificado más grande en el sistema solar, con un radio de aproximadamente 1900km. Sin embargo, el cráter de múltiples hilos en Ganímedes tiene una extensión radial de 7800 km medidos a lo largo de la superficie del satélite.
El equipo de investigación realizó una simulación para estimar la escala del impacto que formó este cráter gigante. Esto se llevó a cabo utilizando el 'PC Cluster' en el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). The results indicated that an asteroid with a radius of 150km impacting Ganymede at a speed of 20km/s would be sufficient to form the observed structures on the satellite's surface. 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. Por ejemplo, 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. Por otra 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. Ojalá, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.
