Crédit :Tsunehiko Kato, Projet 4D2U, NAOJ
Des chercheurs de l'Université de Kobe et de l'Institut national de technologie, Oshima College a effectué une réanalyse détaillée des données d'image de Voyager 1, 2 et le vaisseau spatial Galileo afin d'étudier l'orientation et la distribution des anciens creux tectoniques trouvés sur la lune de Jupiter Ganymède. Ils ont découvert que ces creux sont répartis de manière concentrique sur presque toute la surface du satellite. Cette répartition mondiale indique que ces creux peuvent en fait faire partie d'un cratère géant recouvrant Ganymède.
Sur la base des résultats d'une simulation informatique réalisée à l'aide du "PC Cluster" de l'Observatoire national d'astronomie du Japon (NAOJ), il est supposé que ce cratère géant aurait pu résulter de l'impact d'un astéroïde d'un rayon de 150 km. Si c'est le cas, la structure est la plus grande structure d'impact identifiée dans le système solaire à ce jour.
La mission JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) de l'Agence Spatiale Européenne, qui sera lancé en 2022 et arrivera dans le système de Jupiter en 2029, vise à accroître nos connaissances sur les satellites de Jupiter, dont Ganymède. On espère que cette exploration confirmera les résultats de cette étude et fera progresser davantage notre compréhension de la formation et de l'évolution des satellites de Jupiter.
L'équipe de recherche était composée du professeur adjoint Hirata Naoyuki de la Graduate School of Science de l'Université de Kobe et du professeur Ohtsuki Keiji (tous deux du département de planétologie), et professeur agrégé Suetsugu Ryo de l'Institut national de technologie, Collège d'Oshima. L'article de cette étude a été publié en ligne dans Icare le 15 juillet.
Les zones Dark Terrain et Bright Terrain peuvent être reconnues, avec des sillons simultanés présents dans ces terrains sombres. Crédit :NASA
Fond de recherche
Voyager 1 et Voyager 2 se sont approchés de près de Ganymède en 1979 et 1980 respectivement, prendre des images détaillées de la surface. En outre, la sonde Galileo a mis en orbite autour de Jupiter de 1995 à 2003, obtenir une grande quantité de données d'images Ganymède. Ganymède est le plus gros satellite du système solaire et est plus gros que Pluton et Mercure. La formation et l'évolution des lunes de Jupiter, y compris Ganymède, sont fortement liées à la formation et à l'évolution du système de Jupiter, et par extension, du système solaire. Par conséquent, il existe diverses missions spatiales en cours et prévues pour explorer le système de satellites, y compris la mission JUNO de la NASA en cours, l'Europa Clipper devait effectuer une enquête détaillée sur la lune de Jupiter Europa vers 2030, et la mission JUICE susmentionnée.
L'étude a été menée dans le but de clarifier un aspect de la formation et de l'évolution des satellites de Jupiter et de contribuer à ces missions spatiales. Le groupe a réanalysé les données d'image de Ganymède. En particulier, les chercheurs se sont concentrés sur les sillons, creux tectoniques que l'on pense être les plus anciennes caractéristiques de surface du satellite. Par conséquent, le groupe de recherche a émis l'hypothèse qu'ils pourraient reconstituer l'histoire ancienne de Ganymède en analysant ces formations géologiques.
Ci-dessus :Carte azimutale équidistante centrée à 20° sud 180° ouest montrant le Dark Terrain et les sillons de Ganymède (indiqués par des lignes jaunes). Ci-dessous :Carte azimutale équidistante de la surface de Ganymède centrée à 20° nord et 0° ouest. Cela montre l'hémisphère opposé de Ganymède à l'image du haut. Les zones blanches indiquent un terrain clair. Crédit :NASA
Résultats de recherche
La surface de Ganymède est classée en zones de terrain sombre et de terrain clair. Dark Terrain est extrêmement ancien et a de nombreux cratères restants, ainsi que des formations en creux. Bright Terrain est relativement récent, avec pratiquement aucun cratère. Ces deux types de terrain ne sont pas disposés de manière cohérente et sont répartis aléatoirement sur l'ensemble de Ganymède. On pense que les sillons sont les plus anciennes caractéristiques géologiques de Ganymède, car ils ne se trouvent que sur un terrain sombre et de nombreux cratères d'impact se sont formés plus tard.
Cette étude a réanalysé la répartition de ces formations en creux sur toute la surface de Ganymède, révélant pour la première fois que presque tous ces sillons sont alignés concentriquement autour d'un seul point. L'étude a montré que ces sillons forment des sillons géants, anneaux concentriques sur tout le satellite. De là, on peut supposer qu'il y avait un cratère d'impact multi-anneaux géant qui couvrait toute la surface de Ganymède avant la formation des zones Bright Terrain. Une structure annulaire similaire connue sous le nom de cratère Valhalla reste à la surface de Callisto, un autre satellite de Jupiter. Jusqu'à maintenant, le cratère Valhalla a été le plus grand cratère multi-anneaux identifié dans le système solaire, dans un rayon d'environ 1900 km. Cependant, le cratère multi-anneaux sur Ganymède a une étendue radiale de 7800 km mesurée le long de la surface du satellite.
L'équipe de recherche a mené une simulation pour estimer l'ampleur de l'impact qui a formé ce cratère géant. Cela a été réalisé à l'aide du « PC Cluster » de l'Observatoire national d'astronomie du Japon (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. Par exemple, 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'autre part, 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. Avec un peu de chance, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.
