太陽系最大隕石坑易主，旅行者1號發現：木衛三隕坑達7800公裡

天文學家對旅行者1號、旅行者2號和伽利略號探測器圖像數據進行了詳細的重新分析，以研究在木星衛星木衛三上發現的古代構造槽的方向和分布。研究發現，木衛三這些凹槽幾乎集中分布在衛星的整個表面。這種全球分布表明，這些凹槽實際上可能是覆蓋木衛三一個巨大隕石坑的一部分。根據日本國家天文臺(NAOJ)使用「PC群集」進行的計算機模擬結果：

推測這個巨大隕石坑可能是一顆半徑為150公裡的小行星撞擊結果，如果是這樣的話，該結構是迄今為止太陽系中發現影響最大的結構。歐洲航天局的CYUE(木星冰月探測器)任務將於2022年發射，2029年抵達木星系統，旨在增加我們對包括木衛三在內的木星衛星了解。希望這次探測能證實這項研究成果，進一步推進我們對木星衛星形成和演化的認識。

研究背景

研究小組由神戶大學研究生院科學研究生院助理教授平田直幸和大津敬二教授，以及大島學院國立技術研究所副教授Suetsugu Ryo組成，其研究發表在《Icarus》期刊上。旅行者1號和旅行者2號分別在1979年和1980年近距離接近木衛三，拍攝了木衛三表面的詳細圖像。此外，伽利略號太空飛行器在1995年至2003年圍繞木星運行，獲得了大量木衛三圖像數據。木衛三是太陽系中最大的衛星，比冥王星和水星都大。

包括木衛三在內的木星衛星形成和演化與木星系統的形成和演化密切相關，進而與太陽系的形成和演化也密切相關。因此，有各種正在進行和計劃中的太空飛行器任務來探索衛星系統，包括美國宇航局（NASA）正在進行的「朱諾號」任務，計劃在2030年左右對木星衛星木衛二進行詳細觀測的歐羅巴快艇，以及上述的CYUE任務。這項研究的目的是證實木星衛星形成和演化的一個方面，並為這些太空飛行器任務做出貢獻。

研究小組重新分析了木衛三的圖像數據，特別是，研究人員將重點放在木衛三溝槽上，這是被認為是衛星上最古老的地表特徵構造槽。因此，研究小組假設，他們可以通過分析這些地質構造來重建木衛三的早期歷史。木衛三的表面分為黑暗地形和明亮地形，黑暗的地形非常古老，有許多殘存的隕石坑，以及凹槽的形成。明亮地形是相對較新的，幾乎沒有隕石坑。

研究成果

發現這兩種類型的地形排列不連貫，隨機分布在木衛三的整個區域。溝槽被認為是木衛三最古老的地質特徵，因為它們只在黑暗的地形上發現，後來在它們的頂部形成了許多撞擊坑。這項研究重新分析了這些溝槽在木衛三整個表面的分布，首次揭示了幾乎所有這些溝槽都圍繞著一個點同心排列。研究表明，這些溝槽在整個衛星上形成了巨大的同心圓環。

由此可以推測，在明亮地形區形成之前，木衛三的整個表面都覆蓋著一個巨大的多環撞擊坑。木星另一顆衛星卡利斯託的表面仍然有一個類似環形結構，被稱為瓦爾哈拉隕石坑。到目前為止，瓦爾哈拉隕石坑一直是太陽系中已發現的最大多環隕石坑，半徑約為1900公裡。然而，木衛三上的多環隕石坑沿著衛星表面測量的徑向範圍達7800公裡。研究進行了模擬，以估計形成這個巨大隕石坑的撞擊規模。

模擬使用日本國家天文臺(NAOJ)的「PC集群」進行，結果表明，一顆半徑為150公裡的小行星，以20公裡/秒的速度撞擊木衛三，就足以在衛星表面形成觀測到的結構，這樣的撞擊大約發生在40億年前。大範圍撞擊餘波留在木衛三表面的發現，這對衛星的形成過程和演化意義重大。例如，木星衛星卡利斯託與木衛三的大小大致相同，但人們認為它的內部結構並不是由差異化的層組成。另一方面，木衛三被認為是由巖石、鐵和冰組成的差異化的層狀結構。

形成這些不同的層需要大量熱量，有可能前面提到的大規模撞擊可能是這種熱量的來源。這項研究的發現，也將對計劃在未來幾十年進行的木衛三探索計劃具有實質性意義。旅行者號和伽利略號任務的圖像數據，只提供了衛星表面的部分視圖。未來的探索能夠通過對多環地層進行詳細研究，以及是否有任何其他大規模撞擊的遺蹟來確認或檢驗這項研究結果，這能加深對木衛三和木星其他衛星起源和演化的理解。

博科園｜研究/來自：神戶大學

參考期刊《Icarus》

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