Pesquisadores da Universidade de Kobe e do Instituto Nacional de Tecnologia, Oshima College conduziu uma reanálise detalhada dos dados de imagem da Voyager 1, 2 e a nave espacial Galileo, a fim de investigar a orientação e distribuição dos antigos vales tectônicos encontrados na lua de Júpiter, Ganimedes. Eles descobriram que essas depressões são distribuídas concentricamente por quase toda a superfície do satélite. Esta distribuição global indica que essas depressões podem ser na verdade parte de uma cratera gigante que cobre Ganimedes.

Com base nos resultados de uma simulação de computador realizada usando o "PC Cluster" no Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), especula-se que esta cratera gigante poderia ter resultado do impacto de um asteróide com um raio de 150km. Se então, a estrutura é a maior estrutura de impacto identificada no sistema solar até agora.

A missão JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer) da Agência Espacial Europeia, que será lançado em 2022 e chegará ao sistema de Júpiter em 2029, visa aumentar nosso conhecimento sobre os satélites de Júpiter, incluindo Ganimedes. Esperamos que esta exploração confirme os resultados deste estudo e avance ainda mais a nossa compreensão da formação e evolução dos satélites de Júpiter.

A equipe de pesquisa consistia no Professor Assistente Hirata Naoyuki da Escola de Ciências da Universidade de Kobe e no Professor Ohtsuki Keiji (ambos do Departamento de Planetologia), e Professor Associado Suetsugu Ryo do Instituto Nacional de Tecnologia, Oshima College. O artigo para este estudo foi publicado online em Icaro em 15 de julho.

Antecedentes de Pesquisa

Tanto a Voyager 1 quanto a Voyager 2 se aproximaram de Ganymede em 1979 e 1980, respectivamente, tirar imagens detalhadas da superfície. Além disso, a espaçonave Galileo orbitou Júpiter de 1995 a 2003, obter uma grande quantidade de dados de imagem do Ganymede. Ganimedes é o maior satélite do sistema solar e é maior que Plutão e Mercúrio. A formação e evolução das luas de Júpiter, incluindo Ganimedes, estão fortemente conectadas à formação e evolução do sistema de Júpiter, e por extensão, do sistema solar. Consequentemente, existem várias missões espaciais em andamento e planejadas para explorar o sistema de satélites, incluindo a missão JUNO da NASA que está em andamento, o Europa Clipper programado para realizar uma investigação detalhada da lua de Júpiter, Europa, por volta de 2030, e a já mencionada missão JUICE.

O estudo foi realizado com o objetivo de esclarecer um aspecto da formação e evolução dos satélites de Júpiter e de contribuir para essas missões das espaçonaves. O grupo reanalisou dados de imagem de Ganimedes. Em particular, os pesquisadores se concentraram em sulcos, calhas tectônicas que se acredita serem as mais antigas características da superfície do satélite. Portanto, o grupo de pesquisa formulou a hipótese de que eles poderiam reconstruir a história inicial de Ganimedes analisando essas formações geológicas.

Resultados da pesquisa

A superfície de Ganimedes é categorizada em áreas de Terreno Escuro e Terreno Claro. O terreno escuro é extremamente antigo e tem muitas crateras restantes, bem como formações de calha. Bright Terrain é comparativamente recente, com quase nenhuma cratera. Esses dois tipos de terreno não são organizados de forma coerente e são distribuídos aleatoriamente por toda a área de Ganimedes. Acredita-se que os sulcos sejam as características geológicas mais antigas de Ganimedes, porque só são encontrados em Terreno Escuro e muitas crateras de impacto foram formadas no topo deles mais tarde.

Este estudo reanalisou a distribuição dessas formações de depressão em toda a superfície de Ganimedes, revelando pela primeira vez que quase todos esses sulcos estão concentricamente alinhados em torno de um único ponto. O estudo mostrou que esses sulcos se formam gigantes, anéis concêntricos em todo o satélite. A partir disso, pode-se presumir que havia uma cratera gigante de impacto com múltiplas conexões que cobria toda a superfície de Ganimedes antes da formação das áreas de Terreno Brilhante. Uma estrutura de anel semelhante conhecida como Cratera Valhalla permanece na superfície de Calisto, outro satélite de Júpiter. Até agora, a cratera Valhalla foi a maior cratera multireada identificada no sistema solar, com um raio de aproximadamente 1900km. Contudo, a cratera de múltiplas conexões em Ganimedes tem uma extensão radial de 7.800 km medida ao longo da superfície do satélite.

A equipe de pesquisa realizou uma simulação para estimar a escala do impacto que formou esta cratera gigante. Isso foi realizado usando o 'PC Cluster' no Observatório Astronômico Nacional do Japão (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.

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 exemplo, 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 outro lado, 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. Esperançosamente, this will result in a deeper understanding of the origins and evolution of Ganymede as well as Jupiter's other moons.