גנימד הוא הירח השלישי של צדק, אם צופים בו מצדק עצמו. קוטרו 5270 ק”מ וצפיפותו 1.9 גרם/סמ”ק. מבחינת קוטרו הוא גדול ממרקורי וצפיפותו הנמוכה, כמו אצל קליסטו, יכולה להעיד על הרכבו הפנימי. מבחינת נתוני יסוד אלה, שני הירחים הם בבחינת ירחים תאומים. גנימד צולם על ידי חלליות הוויאג’ר, חללית הגליליאו והחללית New Horizons.
אטמוספירה
בשנות ה-90 התגלה שלגנימד אטמוספירה דקה למאוד העשויה מחמצן, אוזון ועטרה גדולה של אטומי מימן. תצפיות שנעשו באמצעות הטלסקופ האבל ב-1996 גילו זהירה פלואורוסנטית עדינה של אטומי חמצן באולטרה סגול. לירח זהירה כפולה באורכי גל אלה בקטבים ובאדום מסביב לקו המשווה. הזהירה הפלואורוסנטית מתרחשת כאשר אטומים במגנטוספירה של צדק נעים לאורך קווי השדה המגנטי לעבר קוטבי הירח. במקומות אלה הם שוברים את מולקולות החמצן באטמוספירת הירח והתוצאה, עירור אטומי חמצן הפולטים קרינה אולטרה סגולית באורכי גל 1304 ו-1306 אנגסטרם. באותו זמן “גושי” גז המקיפים את קו המשווה נותנים זהירה פלואורוסנטית באור האדום. תצפית שנעשתה באוגוסט 1999 בטלסקופ Keck II הבחינה בפליטה של האור האדום מאטומי חמצן באורך גל 6300 אנגסטרם. ההסבר שניתן לזהירה בקו המשווה הוא כדלהלן: משעה שאטומי החמצן מעוררים דרושים להם 5-6 דקות לפלוט פוטון באור האדום, זמן ארוך דיו כדי שהאטומים יוסטו לחלל או שילכדו על ידי קרקע הירח (1). התברר כי ככל שהחללית התקרבה יותר לגנימד, צפיפותם של חלקיקים טעונים מסביב לירח גדולה פי 100. המשמעות היתה שגנימד מוקף ביונוספירה (2).
ענן אבק
מסביב לירח נמצא ענן של גרגרי אבק. מטאוריטים בינפלנטריים פוגעים בירח ומתיזים לחלל גרגרי אבק מפני השטח. הפגיעה בקרקע היא כה מהירה עד כדי התפוצצות והתאדות וגורמת לפקעות של שברים להיזרק מהקרקע במהירויות גבוהות המאפשרות להן להשתחרר מכוח המשיכה של גנימד. ענני אבק דומים נמצאו גם בשאר ירחי גליליי. ענן זה התגלה כאשר חללית הגליליאו היתה במרחק של פחות מ-10,000 ק”מ מקרקע הירח. חלק מגרגרי האבק המותזים לחלל נכנסים למסלול מעגלי סביב צדק ויוצרים טבעת דקיקה המקיפה אותו(3).
פני השטח
במבט גלובלי פני השטח של גנימד מתחלקים לאזורים בהירים ולאזורים כהים. התצלומים ששודרו ארצה על ידי חלליות הוויג’ר מראים כי באזורים הבהירים ישנם חריצים רבים- grooves. האזורים הבהירים הם לא תמיד ברצף גיאוגרפי. לעיתים הם חודרים לאזורים הכהים בתצורה של רצועות רחבות או צרות ויוצרים בהם בעקבות זאת תצורות של מצולעים. באזורים הבהירים רואים רכסים ו- grooves לסירוגין ואלה האחרונים יכולים להיות ישרים או מעוקלים. הם יכולים להיות בודדים או כמקבצים ולעיתים הם נחצים על ידי כתמים חלקים ומשעולים (swaths) . באזורים הכהים צפיפות המכתשים היא גבוהה מאשר באזורים הבהירים, מה שמעיד על פי התפישה המקובלת על כך כי אזורים אלה עתיקים יותר מהאזורים הבהירים. ניתוח מורפולוגי של פני השטח מעלה את האפשרות שהמקומות בהם נמצאים ה- grooves גדלו על חשבון האזורים המכותשים. אזורים בהם מצויים מכתשים הפכו לאזורים של grooves וכי טקטוניקה אנכית ותנועות גזירה של הקרקע (shear movement) דומיננטיים מאוד באותם מקומות בהם פני השטח שונו. ההנחה היא כי במהלכה של תקופה מסוימת הליתוספירה היתה דקה וכי תנועתם של זרמי קונבקציה כלפי מעלה גרמה להופעת סדקים בפני השטח שלוותה בשברים נורמליים (normal faults). במקומות בהם הסידוק הוא נרחב, מקטעים של הקרום נפרדו זה מזה וחתכו אחד את השני. נראה שאזור ה – grooves משקפים שלב מוקדם בגיאולוגיה של גנימד, שלב בו פעלה טקטוניקת פלטות של קרח אשר גרמה לסידוק ולסחיפה בליתוספירת הקרח ובניגוד לטקטוניקת הפלטות הארצית, גרמה להיפוכים אנכיים קטנים באזורים הבהירים. באזורים הבהירים מצויים מים נקיים יחסית עם מעט תוספות סיליקטיות, שעה שבאזורים הכהים ישנה תערובת של קרח וסיליקה (4, 5). האזור הבהיר עשיר יותר בפעילות טקטונית. נמצא כי כהותו של אחד האזורים הבולטים של גנימד Galileo Regio מקורו במשקעים שנוצרו בעקבות התאדותם (sublimation) של חומרים נדיפים מליתוספירת מים “מלוכלכת”. יתכן גם שמקורו של Galileo Regio הוא מכתש פגיעה, מה שיכול לתמוך בהשערה זו הוא צורתו המעגלית.
בניגוד לנוף החד-גוני של קליסטו, גנימד הוא רב- גוני. גם הוא מכותש, אך ה- grooves לסוגיהם יוצרים פסיפס מרתק של נופים המאפשר ביצוע חתכים סטרטיגרפיים וקביעת גיל יחסי של תקופות גיאולוגיות. אם ניקח למשל את תצלום 02572PIA במרכז נמצא את Arbela Sulcus אשר כיוונו צפון דרום, מצויים בו רצועות דקות ומעט מאוד מכתשים. מימינו אזור עתיק יותר ובו מספר גדול של מכתשים. אזור זה נקרא Regio Nicholson ומשמאל אזור שעבר דפורמציה מסיבית ובו מצויים grooves (7). האזור הנראה בתצלום 01062PIA שמימדיו הם 68 X 54 ק”מ הוא כהה ונמצאת בו רשת צפופה של סדקים בחלקם בעלי דפנות בהירים(8). בתצלום 01618PIA שמימדיו 664 X 518 ק”מ אפשר לראות אזורים כהים ואזורים בהירים סמוכים זה לזה. מיקומו של התצלום הוא °194N°43 ( 9 ).
מכתשים
לגנימד מספר קטן של מכתשים גדולים ומספר גדול של מכתשים קטנים.מכתש אחד בקוטר 588 ק”מ, מכתש בקוטר 301 ק”מ, 7 מכתשים בקוטר 200-300 ק”מ, 40 מכתשים בקוטר 200- 100 ק”מ ו-183 מכתשים שקוטרם קטן מ-100 ק”מ (10). לשם השוואה, על קליסטו נספרו 90 מכתשים שקוטרם קטן מ-100ק”מ (11). יש להביא בחשבון שלא נספרו מכתשים שקוטרם קטן מ-10 מכיון שהם מתחת לגבול הרזולוציה של חלליות הוויג’ר והגלילאו. תופעה משותפת לחלק מהמכתשים על גנימד ולמכתשים אחרים במערכת השמש הם הקרניים. חומר שנזרק מהמכתשים בזמן היווצרותם ופיזורם הרדיאלי מסביבם כדוגמת מכתש Tros שקוטרו 94 ק”מ, מכתש Ishkur שקוטרו 70 ק”מ ומכתש Punt Facula שקוטרו 155 ק”מ(12 ).
מכתשים מטבעם חודרים לתוך חומר הקרום בעומקים שונים והם יכולים לשמש ככלי טוב לחשיפת הרכב החומר שמתחת לפני השטח. למכתשים שקוטרם קטן מ-50 ק”מ והמצויים באזורים הכהים אין משקעים של חומר בהיר בשוליהם. מכתשים גדולים יותר אשר עברו בלייה בשל זרימת חומר צמיג, בהירים יותר מהסביבה בה הם נמצאים. באם החומר הבהיר אינו תוצאה בלבדית של החומר שהותך בזמן היווצרות המכתשים. יכול להיות שמכתשים אלה העלו מהמעמקים לפני השטח חומרים שאין בהם סיליקטים. יכול גם להיות שבעומקים גדולים יותר מ-10 ק”מ מצוי קרח מים ללא סיליקטים. האלבדו בקרקעיתם של מכתשים קטנים דומה לזה של סביבתם, מה שמעלה את האפשרות שהם לא חשפו חומר עשיר בסיליקטים. יכול להיות שעובי קרקע עשויה מקרח באזורים בהירים הוא קטן מ-10 ק”מ. מכתשים שלהם קרניים בהירות מרוכזים באזורים בהירים(5 ).
המעגליות של מכתשים ב- Marius Regio מעלה את האפשרות שמעט מאוד מעוותים (deformations) חודרי קרקע התרחשו באזור זה שעה שמכתשי פגיעה מסוג זה נוצרו ברובה של התקופה בה התפתח הירח. הליתוספירה של גנימד היתה קשיחה ופעלו בה בעיקר טקטוניקת מתיחה (extensional tectonics) ומעוותים. כוחות אלה התמקדו באזורים בהירים זמן קצר לאחר מיצוב (emplacement) האזורים הבהירים(13 ).
לשם המחשה נציג מספר מכתשים. מכתש Khensu הוא מכתש קטן בקוטר 13 ק”מ הנמצא ב-W ° 153 N °2 ב- Uruk Sulcus. רצפתו היא כהה מאוד, במרכזו כתם בהיר ומסביבו שכבה עבה של חומר בהיר, כנראה שנזרק ממנו החוצה עם היווצרות המכתש. באשר לחומר הכהה המכסה את רצפתו, יכול להיות שהוא חומר שאריתי של הגוף שפגע בירח ויצר מכתש זה. אפשרות אחרת היא שהגוף הפוגע חדר עמוק לקרקע וחשף את מה שנמצא מתחתיה. מימינו של מכתש זה מצוי מכתש גדול יותר ושמו L. קוטרו 54 ק”מ ובמרכזו שקע קטן( 14 ). מכתש Gula שקוטרו 40 ק”מ ומכתש Achelous שקוטרו 35 ק”מ מצויים בין
W ° 12.5/N°65 – N °60 ושניהם מוקפים בחומר שנזרק מתוכם ונערם בזווית מתונה. במכתש נמצאת בליטה במרכז ובמכתש Achelous אין בליטה. מה שנראה במרכזו הוא כנראה שרידים של בליטה.נראה שבשניהם מצויים טרסות בדפנותיהם הפנימיים(15). באזור הכהה Marius Regio ב- W °210 – N °40 על גבול האזור הבהיר Byblus Sulcus מצויים שני מכתשים שהדפנות המערביים והמזרחיים נהרסו לחלוטין בשל פעילות טקטונית( 16 ).
חלליות הוויג’ר צילמו 56 מכתשים אשר במרכזם תצורה כיפתית. נעשתה הבחנה בין שני סוגי מכתשים. מכתשים אשר בהם היחס בין קוטר הכיפה לקוטר המכתש הוא 0.25-0.56 ומכתשים אשר בהם היחס הוא 0.05-0.19 . הקוטר של הכיפות הגדולות 10-50 ק”מ וקוטר הכיפות הקטנות 3-10 ק”מ. 75% מהמכתשים הם בעלי תבליט כיפתי ומצויים באזורים כהים, 15% באזורים הבהירים ו-10% בתחום המעבר שבין האזורים הכהים לאזורים הבהירים. הועלו מספר הסברים לתופעה זו. על פי הסבר אחד שתי תצורות כיפתיות גדולות המצויות במכתשים שקוטרם גדול מ-100 ק”מ נוצרו על ידי וולקניזם של מים ו/או הרמה איזוסטטית של שכבת קרח דקה. על פי השערה זו, אם כיפות אלה היו וולקניות, יכול להיות שמים נוזליים התפשטו דרך רשת סדקים שנוצרו במהלך הפגיעה שיצרה מכתשים אלה, כנראה ממעטפת מים נוזלית המצויה עשרות קילומטרים מתחת לפני השטח. על פי הסבר אחר קרח מים הורם במרכז המכתש עם היווצרותו והותך בשל מהירות הפגיעה הגבוהה של הגוף יוצר המכתש ונוצר “אגם מותך” בשקע שבמרכז הפגיעה. הוא התפשט עם קפיאתו ויצר את תצורת הכיפה. הועלתה גם השערה שכיפות מכתשים באזורים הבהירים קטנות יותר מכיון שהמלאי של החומר שימש ליצירת הקרקע הבהירה במקום. לעומת זאת, הכיפות באזורים הכהים שנוצרו באותו זמן, גדולות יותר מכיון שהמלאי מתחת לקרקע הכהה בדרך כלל לא רוקן על ידי מיצוב הקרקע (surface emplacement), אלא אם כן הוא שימש ליצירת מכתשים מסוג זה(17).
מכתש יוצא דופן במבנהו הוא מכתש Neith שקוטרו 160 ק”מ ומיקומו הוא W °9 – N °29 . מה שמייחד אותו הוא הדפנות המקוטעות שלו. מקטעים אלה בחלקם מחודדים וניכר שעברו בלייה מסוג כל שהוא. במרכז המכתש נמצא תבליט כיפתי בקוטר 45 ק”מ ובקצה השמאלי שלו נמצא מכתש בקוטר 13 ק”מ. התצורה הכיפתית אינה סימטרית. בצד השמאלי שלה היא גבוהה יותר מאשר בצידה הימני. היא משתפלת לכיוון ימין ועליה מספר חריצים(18). תצורה palimpsests שכמותה מוצאים על קליסטו היא Buta Facula ב-E°24 – N ° 12 באזור Marius Regio וקוטרה 145 ק”מ(19).
על פני גנימד מוצאים 3 שרשראות של מכתשים. בכל שרשרת כזו שורה של מכתשם הקוטעים זה את זה. שרשרת אחת כזו קרויה Enki Catena ואורכה 150 ק”מ. תופעה דומה מצויה גם על קליסטו. ההערכה היא שמדובר במכתשים שניוניים (secondary creators). סלעים הנזרקים ממכתש פגיעה עם היווצרותו ופוגעים בקרקע זה אחר זה ויוצרים מכתשים קטנים(20). תופעה זו מצויה גם על ירח כדור הארץ.
מסקונים
לקראת טיסת המעבר השניה של חללית הגלילאו סמוך לגנימד, נעשתה סדרת חישובים כדי לקבוע את תצורת מסלול הטיסה שלה. משעה שהחללית ביצעה טיסת מעבר זו , התברר כי היו מספר תנודות במסלול. בתופעה זו התנסו חלליות הלונר אורביטר שהקיפו את ירח כדור הארץ וחלליות אפולו משעה שנכנסו למסלול סביב הירח. התברר כי ריכוזי מסה גדולים במקומות בהם מצויים אגנים גדולים(מכתשים בקוטר מאות קילומטרים) הם שגרמו לתופעה זו. ריכוזים אלה קיבלו את השם מסקונים- Mascons (Mass Concentrations)(21). מקורם של ריכוזי מסה על גנימד לא ברור. מספר מכתשי הענק על גנימד הוא קטן מאוד בהשוואה לאלה המצויים על ירח כדור הארץ. תופעה זו היא בעלת חשיבות רבה.אפשר יהיה להכין מפות גרבימטריות של גנימד, לבצע מיפוי פנימי שלו ולתכנן מסלולי טיסה לחלליות עתידיות.
grooves וטקטוניקה
ה- grooves בצורתם מזכירים גרבנים על כדור הארץ. רוחבם הוא בין 4-6 ק”מ, עומקם 700 מטר. , הם יכולים להשתרע לאורך מאות ואלפי קילומטרים והמרווח ביניהם הוא בין 6-7 ק”מ(22). הם מופיעים כקווים ישרים או מתעקלים. הם יכולים להיות בודדים או במקבצים. הם יכולים להיות צרים וארוכים או רחבים וקצרים. חלקם נראים כמו מניפות, אלומות, או יתדות. ישנם grooves המתוחמים על ידי grooves עמוקים יותר. בתצלום שנעשה על ידי וויג’ר 2 נצפו מקבצים של grooves בעלי צורות סימטריות ובתוכם קווי תפר במרכזיהם המאוגפים על ידי חומר חלק. ישנם מקבצי grooves החוצים אלה את אלה על ידי סופרפוזיציה (superposition) או קטיעה. הסופרפוזיציה גורמת לרישות המקבצים ומאפשרת קביעת גיל יחסי של היווצרות ה- grooves .
קו הגבול בין ה- grooves לאזורים המכותשים הוא בדרך כלל חד ומצוין על ידי groove אחד ועמוק או על ידי משעול צר (Swath). מאחר ובמקרים רבים אזור ה- grooves חוצה אזורים מכותשים מבחינה גיאולוגית הוא צעיר יותר. במספר אזורי grooves מצויים מכתשים רבים לרבות אגנים גדולים. באחרים מספר קטן של מכתשים קטנים שגם עליהם ישנה סופרפוזיציה. מה שמעלה שתי אפשרויות. או ששטף הפגיעות יוצרות המכתשים השתנה או שאזור ה- grooves השתנה במהלך שטף פגיעות אלה.
קרקע חלקה מצויה באזורים קטנים או במשעולים (Swaths), אך במקומות אחרים היא משתרעת על שטחים נרחבים בדומה לירח כדור הארץ. אזורים אחרים בהם רואים תבליט נמוך הם בסמוך ל- terminator. המשעולים הם ישרים או מעוגלים במידה קטנה ולרבים גבולות חדים, אם כי במקומות מסוימים הם לא ברורים בייחוד במקומות בהם הם קשורים ל- grooves או לרכסים הנכנסים לאזורים מכותשים. רבים מה- Swaths החלקים הם כנראה צעירים מכיון שיש בהם מספר קטן של מכתשים שישנה עליהם סופרפוזיציה, מכתשים החותכים אזורי grooves (4).
צילומי הוויג’רים מראים כי פני השטח של גנימד שונו חלקית מגוף בעל צפיפות מכתשים גבוהה דומה לזו של קליסטו, לכזה שבו אזורים מכותשים נמחקו ובמקומם הופיעו grooves ומישורים חלקים. הועלתה האפשרות ששינוי זה נבע מהתרחבותו של גנימד בשל התמיינות (differentiation) פנימית של גוף הירח והתכה שגרמו לסידוק ולשבירה נרחבים של פני השטח ובנייה מחדש שלהם על ידי התפרצות מסיבית של מים. המים הציפו את הגרבנים בדומה ללבה המציפה אזורים נמוכים (rift valleys) על כדור הארץ. הבעייתיות עם השערה זו היא שחלק ממאפייני הקרקע של גנימד, אשר נראה כי נוצרו על ידי תנועת קרקע צידית והתרחבות (spreading) חלקית של הירח. מה שמתאים להתפתחויות מסוג זה הוא טקטוניקת פלטות. יכול להיות שזרמי קונבקציה של מצב מוצק במעטפת של קרח מים הפעילה לחץ בבסיסה של ליתוספירת קרח דקה יחסית וקשיחה. במקומות רבים כוחות מתפשטים (spreading forces) שפעלו על זרמי קונבקציה אשר עלו כלפי מעלה לא היו חזקים דיים כדי לפצל פלחים של הקרום, אך יצרו שברים נורמליים (normal grooves) רחבי היקף. התוצאה, האזור המכותש שונה לתלמים, ל- grooves ולרישות של אזורים שונים. לאורך שקעים (rifts) שונים, מתוך כיסי מים שבמעטפת המוצק פרצו החוצה חומרים שונים ויצרו מישורים חלקים.
יכול להיות שהליתוספירה התפצלה במקומות בהם היתה הרמה של פני השטח ופלחים מבודדים או פלטות הוסטו ממקומם. נוצר במקום קרום חדש לאורך קווי התפר, אך מחסור בעדויות משמעותיות להפחתה
(subduction) או לחצים, מעלה את האפשרות שהתוספת של קרום חדש היתה קטנה. העדויות הרבות לכוחות גזירה מעוררות את המחשבה שגם אם היתה הוספת קרום חדש הרי שהתפוררותו ופירוקו היו חזקים. מקטעים קטנים וגדולים של אזורים מכותשים ומקבצי grooves נקרעו, הוסטו ממקומם וסובבו ובצורה זו ניתן לגנימד המראה המורכב שלו. התוצאה, זרמי קונבקציה של מצב מוצק בקרום הקרח של גנימד יצרו
טקטוניקת פלטות של קרח השונה מטקטוניקת הפלטות של כדור הארץ. טקטוניקת הפלטות של גנימד יוצרת הסטה צידית רחבת היקף, הסטת פלטות של הליתוספירה, עם מעט הפחתה (subduction) מועטה והיפוכים אנכיים (vertical turnover)(4)להלן מספר דוגמאות של grooves:
1. באזור Uruck Sulcus מצויים grooves החוצים grooves עתיקים יותר. פרישה כה רחבה של grooves מציינת נקודות מגע בהן אזורים טקטוניים התרחקו אחד מהשני, שעה שפני השטח העשויים קרח התקררו והתרחבו. ההערכה היא שלטקטוניקה היה תפקיד משמעותי בעיצוב פני השטח הבהירים יותר מאשר לוולקניזם של מים(23).
2. Nippur Sulcus ב- °204-N °51 אזור בהיר שבו מקבצים של רכסים ו- grooves ה- grooves חוצים אלה את אלה. רואים מקבץ של grooves שכיוונם צפון מערב-דרום מזרח חוצים מקבץ אחר של grooves שכיוונם הוא מזרח- מערב. ניתן לקבוע את רצף האירועים שהביא להיבנותו של אזור זה(24).
3. Erech Sulcus ב- ° 177- S ° 16 מקבץ של grooves קצרים שכיוונם דרום-צפון חותך את האזור הכהה שלMarius Regio . ה- grooves ב- Erech Sulcus נוצרו כנראה שעה שכוחות טקטוניים דחפו את קרום הקרח של גנימד. מקבצים דומים של שברים מוצאים במזרח אפריקה. הקצה הדרומי של Erech Sulcus נקטע על ידי האזור הבהיר של Nippur Sulcus שכיוונו מזרח-מערב. פני השטח החלקים של Nippur Sulcus מעידים על כך שוולקניזם של קרח כיסה את האזור בעבר(25).
4. Marius Regio ב- ° 157- N °7- תצלום בו רואים קו גבול בין אזור בהיר לאזור כהה בחלק הדרומי של Marius Regio. רואים רצועה צרה ברוחב 15 ק”מ של שברים בהירים החוצה אזור כהה. באזור הכהה הנמצא משני צידי הרצועה רואים קווי שבירה רבים בכיווניה שונים. קווי שבירה אלה נוצרו על ידי פעילות טקטונית(26).
5. Lagash Regio ב- ° 156-S °17-מקבץ צר של grooves החוצה אזור כהה בתוך אזור Marius Regio. במקטע אחד של ה- grooves אפשר לראות התרחבות של האזור הבהיר בצורה מניפתית(27).
6.תצלום מ- Nicholson Regio. בתצלום רואים מכתש שנחתך על ידי grooves וכי חלק ממנו הוסט ממקומו (28). בתצלום אחר באזור זה רואים מכתשים גדולים ואזורים בהם מקבצי שברים שכיוונם מקביל לקו הגבול שבין Nicholson Regio הכהה לאזור הבהיר Harpagia Regio. באזור הבהיר קווי רכסים מקבילים ומעודנים שנוצרו על ידי כוחות טקטוניים(29).
התצורה של ה- grooves מחזקת את ההערכה שמקורם בפעילות טקטונית שבאה מתוך פנימו של הירח. הם נוצרו כנראה בעקבות לחצי מתיחה בקרום כתגובה לעלייה בנפח של גנימד שבאה לאחר שינויי בפנים הירח במצב הצבירה של מים שהתרחשה במהלך הדיפרנציאציה הפנימית בגוף הירח(30). עם ההתקדמות הגיאוגרפית של השברים, שקעים אלה מולאו בחומרים נקיים יחסית מסיליקה שחדרו לתוכם- מים נוזליים, קרח מופשר למחצה או קרח. שינוי פני השטח יצר רצועות של משקעי קרח חלקים שהפרידו בין גושים עתיקים יותר בהם ישנה סיליקה רבה יותר(31).
מיפוי גיאולוגי מפורט של ה- grooves מראה 3 שלבים בהתפתחותם. בשלב ראשון הליתוספירה נחצית לגושים מצולעים בשל התפתחות ראשונית באזורי חולשה ראשיים. גושי סלעים הנמצאים בדרכם של ה- grooves המתפתחים עוברים דפורמציה תוך כדי יצירת רשתות ואזורים בהם נמצאים גבעות ומתלולים ויוצרים סחופת (degradation) בטופוגרפיה הקודמת. בשלב השני מתרחשת הצפה נרחבת של המערך הטופוגרפי הנמוך. הגושים המצולעים ממשיכים להתעוות על ידי מקבצי grooves הפועלים כנגד התפתחות ה- grooves הראשיים. כל זאת תוך כדי יצירת מצולעים עם ה- grooves .בשלב השלישי משעולים של ה- grooves בתהליך החוזר על עצמו, מבצעים סופרפוזיציה על המצולעים ומתרכזים לאורך קווי החולשה המתמשכים(22).
פעילות געשית
בדיקת תצלומי הוויג’רים והגלילאו מראה אזורים חלקים ובהירים הנמצאים 100-1000 מטר מתחת לסביבה מחוספסת. הנתונים הטופוגרפיים בשילוב עם תצלומים המראים מפרצים חדים ותצורות עתיקות הקבורות מתחתם, מעידים על כך שהאזורים המישוריים נוצרו בעקבות הצפה של שקעים (Troughs) רדודים ונמוכים על ידי לבה של קרח מים קטנת צמיגות. האזורים הבהירם של גנימד מקורם בתהליך מתמשך של הצפה, רידוד סידוק הקרקע ויצירת grooves. לוולקניזם תפקיד חשוב בתהליכים אלה והוא תואם להערכה כי בפנימו של גנימד היתה התכה חלקית של חומר(32). במספר תצלומים רואים בקרקע תצורות המזכירות קלדרות. באחד התצלומים רואים תצורה כזו שרוחבה 5-20 ק”מ. תצורות אלה שימשו כנראה כמקור לזרימה וולקנית ובהירה של מים נוזליים וקרח מופשר למחצה. מכיון שמסביב לתצורה זו אין שפות המורמות מעל פני השטח, קשה להתייחס אליה ככזו שנוצרה על ידי פגיעת מטאוריט. הרושם המתקבל הוא שלבה עשירה במים זרמה ממנה החוצה לכיוון מזרח(33). פני השטח החלקים ב- Sippar Sulcus יכולים להעיד על כך שגם באזור זה היה בעבר וולקניזם של קרח(25).
קטבים
צילומי הוויג’רים גילו שכבת קרח דקה בקטבים של גנימד. עובי השכבה בכל קוטב הוא מילימטרים ספורים (34). על פי אחד ההסברים, מקורו של קרח זה הוא בתנועה חומנית (thermal migration) של אדי מים לקווי רוחב גבוהים ועל פי הסבר אחר הפצצה פלסמתית הבהירה (brightened ) את הקטבים. משעה שחללית הגלילאו החלה לצלם ולמדוד את גנימד , התברר כי השדה המגנטי של ירח זה חוסם את פגיעת הפלסמה בקו המשווה ומתעל אותה לאזורי הקטבים. ניתוח צבע הקרקע בהיקף גלובלי של הצילומים שנעשה על ידי הגלילאו ברזולוציה גבוהה, הראה מתאם גבוה בין הגבולות של כיפות הקרח של הקטבים לבין קווי הגבול הפתוחים והסגורים של השדה המגנטי, התברר שקיים קשר בין ההפצצה הפלסמית לבין ההבהרה (brightening) של הקטבים. צילומים ברזולוציה גבוהה הראו שהאזורים הבהירים בקטבים מחולקים למעשה לכתמים בהירים ולכתמים כהים, מה שמעלה את האפשרות להחזר ולהפצה רציפה של מולקולות מים קרות. הבדלים קטנים בין מיקום הגבול של קווי השדה המגנטי הפתוחים והסגורים לבין קווי הגבול של כיפות הקטבים, מקורם כנראה באינטראקציה שבין גנימד למגנטוספירה של צדק. ההערכה היא שהבדלי הבהירות בין צד הירח הפונה לצדק, לצד המוסתר ממנו בקווי רוחב נמוכים הוא בהעצמת השטף המגנטי לעבר הצד הפונה לצדק והיא גבוהה יותר מאשר הכהיית (darkening)צידו השני של הירח(35).
על כדור הארץ חלקיקים המגיעים לקטבים באים במגע עם האטמוספירה ויוצרים את זוהר הקטבים. תופעה זו נצפתה גם בגנימד. חלקיקי הפלסמה של צדק הם שברים הנפלטים מהרי הגעש של הירח יו המואצים על ידי השדה המגנטי רב העוצמה של צדק למהירות של 650, 000 קמ”ש. כאשר הם פוגעים בשכבת הקרח של הקטבים הם יוצרים רסס (spray) של מולקולות מים הנופלים חזרה לקרקע כשלג דק ועדין המנצנץ בבהירות גבוהה יותר מאשר הקרח הנמצא בקו המשווה(36).
קרח
בקרב החוקרים מקובלת ההערכה שכפור העשוי מקרח מים (water-ice frosts) הוא הסיבה להבהרה (brightening) שנצפתה מסביב לתצורות מעגליות בקווי רוחב גבוהים מ- N°57 והלאה. בתצלום 00946PIA שנעשה על ידי הגלילאו, אזור שצולם לראשונה על ידי אחת מחלליות הוויג’ר ב- 1979, השמש היא מכיוון דרום.המדרונות של רכסים ודפנות של מכתשים הפונים לכיוון צפון, בהירים יותר מאשר אלה הפונים לכיוון השמש. ההערכה היא שבהירות זו מקורה בכפור קרח המים המכסה פני שטח אלה(37). בתצלום 01058PIA מדרונות של רכסים בקוטב הצפוני, הפונים לכיוון מזרח מכוסים בחומר בהיר והדפנות הפונים לכיוון מערב הם כהים. הסיבה לבהירות היא כנראה הבדלים בגודל הגרגרים והבדלים בהרכב בין פני השטח המקוריים והחומר מתחתם שמקורו בהשקעת (deposition) כפור, או בשל אפקטים של אור(38).
אוקיינוס
בעקבות הממצאים הרבים ששודרו ארצה החלה להתעורר בקרב החוקרים הערכה כי מתחת לפני הקרקע מצוי אוקיינוס ענק העשוי ממים מלוחים. אוקיינוס יכול להיות מוליך חשמלי טוב יותר מקרח מים. אוקיינוס זה אמור להיות בעומק של 192 ק”מ מתחת לקרום ועומקו מספר קילומטרים. הרדיואקטיביות של הסלעים הפנימיים מספקת חום התומך בשכבה יציבה של מים נוזליים בין שתי שכבות קרח מתחת לפני השטח, אחת בעומק 144 ק”מ והשניה בעומק 192 ק”מ. תמיכה להשערה זו מצויה בתצלומים בעלי רזולוציה גבוהה שהגיעו מהגלילאו, הרומזים לכך שמים או קרח בוצי הגיעו לקרקע דרך סדקים בקרום ויישרו את פני השטח שבין אזורים מופרדים של הקרום (39).
מבנה פנימי
בעקבות גילוי השדה המגנטי של גנימד התברר שפנימו של הירח מחולק ל-3: גרעין, מעטפת וקליפת קרח. ההערכות לגבי גודלו של הגרעין נעות בין 400-1280 ק”מ והוא עשוי להיות מברזל טהור של ברזל או מסגסוגת של ברזל וברזל סולפידי. עדיין לא ידוע איזו הערכה היא נכונה ולכן ההערכות לגבי מסת הגרעין נעות בין 1.4% ממסת גנימד או 2/3 מסת גנימד. הגרעין מכוסה המעטפת סיליקטית ומעליה שכבת קרח בעובי 800 ק”מ(40).
שדה מגנטי
עוצמת השדה המגנטי של גנימד היא 1/40 מזו של כדור הארץ(41) והשאלה המתבקשת היא מה מקורו? אין זה מספיק שבגרעין יש ברזל. כדי שיהיה שדה מגנטי, הגרעין חייב להיות מותך ובתנועה. מאז היווצרותו לפני מיליארדי שנים גנימד אמור היה להתקרר וזה כנראה לא קרה. על פי אחת ההערכות הגרעין התחדש באופן רציף על ידי פולס של חום. אם למשל גנימד בזמן תנועתו סביב צדק נמצא ברזוננס עם הירח אירופה, כוחות גיאות יכולים להתיך את פנימו. עם התמצקות הגרעין מחדש, ערבול פנימי ואיטי משחרר חום לעבר פני שטח ובאותו זמן נוצר דינמו(42). על פי הערכה אחרת בעבר הרחוק, גנימד היה קרוב יותר לצדק מאשר כיום ובמהלך הזמן נדד החוצה עד שהתייצב במסלול הנוכחי. במסלול זה מופעלים עליו כוחות גיאות חזקים המעוותים את צורתו והגרעין נשאר מותך(41). השדה המגנטי יוצר מסביב לירח בועה שקוטרה פעמיים קוטרו. על פני השטח שדה מגנטי זה גדול מהמקבילים לו על מרקורי, נוגה ומאדים והוא מתנהג כמו מוט מגנטי הנטוי בזווית ° 10 מציר הסיבוב (spin axis) (42). השדה המגנטי הוא חזק דיו להחזיק את המגנטוספירה של צדק מעל לקו המשווה, מקום בו קווי השדה המגנטי יוצרים לולאות סגורות. מעל לקטבים קווי השדה מתפשטים החוצה ומתמזגים עם קווי השדה המגנטי של צדק ויוצרים מעבר פתוח המאפשר לאלקטרונים ויונים עתירי אנרגיה להגיע לקרקע של קטבי הירח(43). שתי המגנטוספירות של צדק ושל גנימד פועלות אחת בתוך השניה תוך אינטראקציה זו עם זו.
בריחת מימן
במהלכה של טיסת מעבר שביצעה הגלילאו סמוך לגנימד ב-1996 הספקטרומטר באולטרה סגול גילה פליטה רבה של מימן מהירח לחלל באם מקור המימן הוא במולקולות מים, אזי אטומי החמצן כלואים בתוך קרום הקרח של גנימד או מרחפים מעליו. בריחת המימן מתאימה לעקבות החמצן שנצפו בתחילת 1996 על ידי הטלסקופ האבל(42).
מיפוי גיאולוגי
באמצעות מכלול הצילומים של הוויג’רים והגלילאו שורטטה מפה גיאולוגית עבור גנימד. פרויקט שנדרשו שנדרשו לו 7 שנים. מפה זו מאפשרת הבנה טובה יותר של התהליכים הגיאולוגיים שעצבו את פני הירח ושל הגורמים שהביאו להיווצרותם של תהליכים אלה (44).
מקורות
1.”Ganymede glows”-Sky and Telescope march 2000 pp. 24-25
2.”Galileo spacecraft makes new discoveries at Ganymede”
3.”Jupiter’s moon Ganymede surrounded by an impact generated dust cloud” 10.6.1989
4.Barebel K.L.-“Grooved terrain on Ganymede” Icarus 44 1986 pp 481-501
5.Parmentier E. M. et al -“The tectonics of Ganymede” Nature Vol. 295 28.1.1982 pp. 290-293
6. Parmentior E. M. L. et al -“Geology and mapping of dark terrain on Ganymede and implication for grooved terrain formation” Journal of Geophysical Research Vol. 105 No.E9 25.9.2000 pp. 22, 519-22, 540
7.PIA02572: Region of Ganymede with mixed terrain
8.PIA01062: Eractures in transitional terrain on Ganymede
9.PIA01618: Regional view of Ganymede
10. Ganymede craters by descending diameter(km)
11. Callisto craters by descending diameter(km)
12.Atlas of Jovian satellites: Ganymede map I-233
13. Zuber M.T., Parmentier E. M.- “A geometric analysis of surface deformation: Implication for the tectonic evolution of Ganymede” Icarus 60 1984 pp. 200-210
14. PIA01090: Khensu crater on Ganymede
15. PIA01660 : Pedestal craters Gula and Achelous on Ganymede
16. PIA01089 : Fractured craters on Ganymede
17. Moore J. M. , Malin M.C.- “Dome craters on Ganymede”. Geophysical Research Letters Vol. 15 No. 3 3/1988 pp. 225-228
18. PIA01658 : Dome crater Neith on Jupiter satellite Ganymede
19.PIA01659 : Buto Facula – A palimpsest on Ganymede
20. “A crater chain close up” Sky and telescope 10/1998 p.18
21. “Underneath Ganymede’s ice?
22. Murchie S. et al: “Terrain types and local –scale startigraphy of grooved terrain on Ganymede” Journal of Geophysical Research Vol. 91 B13 30.11.1986 pp. E222-E238
23. Shibley J. – “Galileo’s Ganymede surprise” Astronomy 10/1985 pp. 68-73
24. PIA01086 : Grooved terrain in Nippur Sulcus on Ganymede
25. PIA01615: Swaths of grooved terrain on Ganymede
26. PIA01616 : Highly fractures dark and bright terrain
27. “Marius Regio, Ganymede” Modern Astronomer Vol. 2 issue 8 9/1998 p. 290
28.”Surface of Ganymede pulled apart by tectonic forces” Modern Astronomer Vol. 2 issue 8 9/1998 p. 288
29. PIA02577 : Bright-dark terrain boundary, Ganymede
30. Squyres S.W.-“The topography of Ganymede’s grooves terrain” Icarus 46 1981 pp. 156-158
31. Squyres S.W.-“The evolution of tectonic on Ganymede” Icarus 52 1982 pp. 545-559
32. Schnenk P. M. et al-“Flooding of Ganymede’s bright terrains by low viscosity water –ice Lavas” Nature Vol. 410 1/2001 pp. 57-60
33.PIA02580 : Caldera like depression on Ganymede
34. Johnson R. E.- “Polar frost formation on Ganymede” Icarus 62 1985 pp. 344-347
35.Kriston K. K et al- “The origin of Ganymede” Icarus 191 11/2007 pp. 193-202
36. Than K. –“Auroras brighten Ganymede’s poles” 14.12.2007
37.PIA00496: Ice frosted crater tops on Ganymede
38.PIA01058: Bright dark slopes on Ganymede
39.”Jupiter moon may have a salt water ocean” 17.12 2000
41.”Ganymede losses an ocean, gains a core” 4.4.1997 Astronomy 4/1997 p. 26
42.Kelly J.K. –“Galileo an image gallery II- A magnetic personality” Sky and telescope 3.1997 p. 31
43.”Ganymede’s snows”- Sky and telescope 3.2000 p.24
44.”First global geological map of Jupiter moon Ganymede completed” 17.9.2009
תגובה אחת
מעניין מאד!
אם לגנימד אכן יש אוקיינוס תת-קרקעי של מים מלוחים, יש גם סבירות לא קטנה לחיים…