I ricercatori dell’Università di Kobe e del National Institute of Technology, Oshima College hanno condotto una dettagliata rianalisi dei dati di immagine delle navicelle spaziali Voyager 1, 2 e Galileo per indagare l’orientamento e la distribuzione delle antiche depressioni tettoniche trovate sulla luna di Giove Ganimede. Hanno scoperto che queste depressioni sono distribuite in modo concentrico su quasi tutta la superficie del satellite. Questa distribuzione globale indica che queste depressioni possono essere in realtà parte di un cratere gigante che copre Ganimede.
Sulla base dei risultati di una simulazione al computer condotta utilizzando il “PC Cluster” presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), si ipotizza che questo cratere gigante possa essere il risultato dell’impatto di un asteroide con un raggio di 150 km. Se è così, la struttura è la più grande struttura di impatto identificata finora nel sistema solare.
La missione JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) dell’Agenzia Spaziale Europea, che sarà lanciata nel 2022 e arriverà nel sistema di Giove nel 2029, mira ad aumentare le nostre conoscenze sui satelliti di Giove, incluso Ganimede. Si spera che questa esplorazione confermi i risultati di questo studio e faccia avanzare ulteriormente la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione dei satelliti di Giove.
Il team di ricerca era composto dall’assistente della Kobe University Graduate School of Science, il professor Hirata Naoyuki e il professor Ohtsuki Keiji (entrambi del Dipartimento di Planetologia), e dal professor associato Suetsugu Ryo del National Institute of Technology, Oshima College. L’articolo per questo studio è stato pubblicato online su Icarus il 15 luglio.
Le aree con Terreno Scuro e con Terreno chiaro possono essere ben riconosciute, con solchi concomitanti presenti in questi Terreni Scuri.
Sia Voyager 1 che Voyager 2 si sono avvicinati a Ganimede rispettivamente nel 1979 e nel 1980, scattando immagini dettagliate della superficie. Inoltre, la navicella spaziale Galileo ha orbitato intorno a Giove dal 1995 al 2003, ottenendo una grande quantità di dati di immagini di Ganimede. Ganimede è il più grande satellite del sistema solare ed è più grande sia di Plutone che di Mercurio. La formazione e l’evoluzione delle lune di Giove, incluso Ganimede, è fortemente legata alla formazione e all’evoluzione del sistema di Giove e, per estensione, del sistema solare. Di conseguenza, ci sono varie missioni di navicelle spaziali in corso e pianificate per esplorare il sistema satellitare, tra cui la missione JUNO della NASA che è in corso, l’Europa Clipper che prevede di effettuare un’indagine dettagliata della luna di Giove Europa intorno al 2030, e la missione JUICE.
Lo studio è stato condotto con l’obiettivo di chiarire un aspetto della formazione e dell’evoluzione dei satelliti di Giove e di contribuire a queste missioni spaziali. Il gruppo ha rianalizzato i dati delle immagini di Ganimede. In particolare, i ricercatori si sono concentrati su solchi, depressioni tettoniche che si ritiene siano le più antiche caratteristiche di superficie del satellite. Pertanto, il gruppo di ricerca ha ipotizzato di poter ricostruire la storia iniziale di Ganimede analizzando queste formazioni geologiche.
Mappa equidistante azimutale centrata a 20° sud 180° ovest che mostra il Terreno Scuro di Ganimede e i solchi (indicati da linee gialle).
La superficie di Ganimede è classificata in aree di Dark Terrain e Bright Terrain. Dark Terrain è estremamente antica e ha molti crateri rimanenti, così come formazioni di depressioni. Il Bright Terrain è relativamente recente, con pochissimi crateri. Questi due tipi di terreno non sono disposti in modo coerente e sono distribuiti in modo casuale sull’insieme di Ganimede. Si ritiene che i solchi siano le caratteristiche geologiche più antiche di Ganimede perché si trovano solo sul Terreno Scuro e molti crateri da impatto si sono formati sopra di essi in seguito.
Questo studio ha rianalizzato la distribuzione di queste formazioni di solchi su tutta la superficie di Ganimede, rivelando per la prima volta che quasi tutti questi solchi sono allineati in modo concentrico attorno ad un unico punto. Lo studio ha dimostrato che questi solchi formano anelli giganti e concentrici su tutto il satellite. Da ciò si può dedurre che ci fosse un gigantesco cratere da impatto ad anelli multipli che copriva l’intera superficie di Ganimede prima della formazione delle aree del Bright Terrain. Una struttura ad anelli simile, nota come Cratere di Valhalla, è visibile sulla superficie di Callisto, un altro satellite di Giove. Fino ad oggi, il Cratere di Valhalla è stato il più grande cratere multianello identificato nel sistema solare, con un raggio di circa 1900 km. Tuttavia, il cratere multianello su Ganimede ha un’estensione radiale di 7800 km misurata lungo la superficie del satellite.
Il team di ricerca ha condotto una simulazione per stimare la scala dell’impatto che ha formato questo cratere gigante. Questa è stata effettuata utilizzando il “PC Cluster” presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ). I risultati hanno indicato che un asteroide con un raggio di 150 km che impatta Ganimede ad una velocità di 20 km/s sarebbe stato sufficiente a formare le strutture osservate sulla superficie del satellite. Si ritiene che un tale impatto sia avvenuto circa 4 miliardi di anni fa.
La scoperta che le conseguenze di un impatto su larga scala rimangono sulla superficie di Ganimede è molto significativa in termini di processo di formazione ed evoluzione del satellite. Ad esempio, il satellite Callisto di Giove ha circa le stesse dimensioni di Ganimede, ma si ritiene che non abbia una struttura interna composta da strati differenziati. D’altra parte, si pensa che Ganimede sia composto da una struttura a strati differenziati composta da roccia, ferro e ghiaccio. Per formare questi strati differenziati è necessaria un’enorme quantità di calore. È possibile che il suddetto impatto su larga scala possa essere stato la fonte di questo calore.
La scoperta di questo studio avrà anche un significato sostanziale per i programmi di esplorazione di Ganimede previsti nei prossimi decenni. I dati delle immagini delle missioni Voyager e Galileo forniscono solo una vista parziale della superficie del satellite.
Si spera che le future esplorazioni saranno in grado di confermare o testare i risultati di questo studio conducendo indagini dettagliate sulle formazioni ad anelli multipli e sull’eventuale presenza o meno di altri resti di impatti su larga scala. Si spera che ciò porti ad una comprensione più profonda delle origini e dell’evoluzione di Ganimede e delle altre lune di Giove.
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