木衛三，太陽系中最有可能存在生命的星球。

神戶大學和國立工業大學大島學院的研究人員對航海者一號、二號和伽利略號航天器的圖像數據進行了詳細的再分析，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。他們發現這些槽幾乎同心分布在衛星的整個表面。這一全球分布表明，這些槽實際上可能是覆蓋木衛三的一個巨大隕石坑的一部分。

上圖暗色部分。

根據日本國家天文臺（NAOJ）使用“PC Cluster”計算機進行的計算機模擬結果，推測這個巨大的隕石坑可能是由半徑150公里的小行星撞擊造成的。如果是這樣，該結構是迄今為止太陽系中發現的最大的撞擊結構。

歐洲航天局的 JUICE（木星冰月探測器）任務將于 2022 年發射，并于 2029 年抵達木星系統，旨在增加我們對木星衛星（包括木衛三）的了解。希望這次探索能證實這項研究的結果，并進一步加深我們對木星衛星形成和演化的認識。

研究小組由神戶大學研究生院理學部助理教授平田直之和大月啟二教授（均為行星學系）以及國立技術大學大島大學副教授雪津亮組成。這項研究的論文近日發表在天文期刊上。

要點

先前在木衛三（木星的衛星之一）的表面觀察到許多溝壑或槽形成。

研究小組對美國宇航局航海者一號、航海者二號和伽利略號飛船獲得的木衛三表面圖像數據進行了全面再分析。

圖1

結果顯示，木衛三表面的這些溝壑幾乎全部呈以單點為中心的同心環，表明這種全球多環結構可能是一個巨大隕石坑的遺跡。

沿衛星表面測量的多環徑向范圍為 7800 公里。因此，如果它真的是由一次撞擊形成的，那么它就是迄今為止太陽系中發現的最大的殘留撞擊坑。

數值撞擊模擬結果表明，一顆半徑為 150 公里的小行星以 20 公里/秒的速度撞擊木衛三，可以解釋觀測到的衛星表面結構。

研究成果

木衛三的表面分為暗地形和亮地形區域。Dark Terrain 非常古老，有許多剩余的隕石坑，以及槽形構造（圖 1）。Bright Terrain 相對較新，幾乎沒有隕石坑。這兩種地形并沒有連貫地排列，而是隨機分布在木衛三的整體上。犁溝被認為是木衛三最古老的地質特征，因為它們只在黑暗地形中發現，而且后來在它們上面形成了許多撞擊坑。

這項研究重新分析了這些槽形成在木衛三整個表面的分布，首次揭示幾乎所有這些槽都圍繞一個點同心排列（圖 2）。研究表明，這些犁溝在整個衛星上形成了巨大的同心環。由此可以推測，在明亮地形區域形成之前，有一個巨大的多環撞擊坑覆蓋了木衛三的整個表面。木星的另一顆衛星卡利斯托（Callisto）的表面上仍保留著一個類似的環形結構，稱為瓦爾哈拉隕石坑（Valhalla Crater）。到目前為止，瓦爾哈拉隕石坑是最大的多環隕石坑在太陽系中，半徑約為1900公里。然而，木衛三上的多環隕石坑沿衛星表面測量的徑向范圍為 7800 公里。

研究小組進行了一次模擬，以估計形成這個巨大隕石坑的撞擊程度。這是使用日本國家天文臺 (NAOJ) 的“PC Cluster”進行的。結果表明，一顆半徑為 150 公里的小行星以 20 公里/秒的速度撞擊木衛三，足以在衛星表面形成觀測結構（圖 3）。據信，這種撞擊發生在大約 400 億年前。

圖2

圖 3：半徑為 150 公里的小行星以 20 公里/秒的速度撞擊木衛三的撞擊模擬。據推測，這將導致猛烈的沖擊。注：12000 秒時在 0km 距離處可以看到材料沿垂直軸的急劇垂直分布，很可能是模擬中邊界條件造成的數值偽影，但我們確認這不會影響主要這項研究的結果。

進一步發展

大尺度撞擊的余波仍留在木衛三表面的發現，對衛星的形成過程和演化具有重要意義。例如，木星的衛星 Callisto 與木衛三的大小大致相同，但是，據信它沒有由不同層組成的內部結構。另一方面，木衛三被認為是由巖石、鐵和冰組成的不同層結構組成。形成這些不同的層需要大量的熱量。上述大規模影響可能是這種熱量的來源。

這項研究的發現對于未來幾十年計劃的木衛三勘探計劃也將具有重大意義。來自航海者和伽利略任務的圖像數據僅提供衛星表面的部分視圖。希望未來的勘探能夠通過對多環地層的詳細調查以及是否有任何其他大規模影響的遺跡來確認或檢驗這項研究的結果。希望這將有助于更深入地了解木衛三以及木星的其他衛星的起源和演化。

梵觀點：事實證明，時間可以抹平一切傷痕，而只留下一點印記而已。