Ganymède possède 2 types de terrains fondamentaux : des terrains sombres, riches en cratères, de morphologie polygonale. Ces terrains sombres sont séparés entre eux par des terrains clairs, moins cratérisés, qui se présentent sous forme de bandes.

Terrains clairs et sombres, région de Galileo Regio, NASA, Jet Propulsion laboratory, mission Voyager 1, réf image : PIA01516, image du domaine public

Terrains clairs et sombres, région de Galileo Regio, NASA, Jet Propulsion laboratory, mission Voyager 2, réf image : PIA01520, image du domaine public

Les terrains sombres, également appelés regio, présentent de très nombreux cratères, avec en particulier l’absence de cratères de diamètre très importants. Ils forment des surfaces polygonales dont la plus grande, Galileo regio, atteint 3000 km de diamètre. Les terrains sombres recouvrent environ 34 % de ganymède

Terrain sombre, région de Galileo Regio, NASA, Jet Propulsion laboratory, mission Galileo, réf image : PIA00278, image du domaine public

Certains cratères des terrains sombres sont appelés palimpseste. Ils se présentent sous forme de tâches circulaires de couleur claire à la surface de Ganymède. La morphologie de ces cratères apparaît complètement relaxée. Ceci indique une surface primitive ayant eu une très faible viscosité lors de leur formation. L’âge de ces terrains sombres a été estimé à 4 milliards d’années d’après leur nombre de cratères.

Terrain sombre et palimpseste, hémisphère Nord de Ganymède, la large tâche circulaire claire au faible relief est un palimpseste, elle est probablement le reste d’un vieux cratère, très large qui a été érodé par les flots de glace, image prise à 313 000 km de distance, NASA, Jet Propulsion Laboratory, mission Voyager 2, réf image : PIA00356, image du domaine public

Les terrains sombres, présentent également des structures allongées et parallèles en forme de fossés, qui les découpent. Ces structures, les furrows, sont limitées par des failles. Ils ont une largeur comprise entre 5 et 10 km pour des longueurs de 50 km à plusieurs centaines de kilomètres de long. Leur profondeur est de l’ordre de 500 m. Ces grabens présentent également des rebords surplombant la plaine environnante d’une centaine de mètres.

Deux interprétations, expliquent aujourd’hui l’origine de ces fossés. Pour la première, il s’agirait des restes des structures périphériques concentriques, résultant d’impacts géants dont les centres auraient disparus. Pour la deuxième, les furrows seraient le résultat d’une extension généralisée de Ganymède. En effet, la différenciation interne de Ganymède aurait entraîné la formation d’un noyau, des changements de phases dans les glaces internes de Ganymède et une très faible augmentation du rayon de Ganymède de l’ordre de 0,5 %.

Furrows, Nord de Marius Regio, les fossés sur cette image font de 100 m à 1 km de largeur, Ils montrent un mur brillant où de la glace propre est exposée et des dépôts sombres qui remplissent leur sols, image de 27 sur 22 km, résolution de 85 m par pixel, NASA, Brown University, mission Galileo, réf image : PIA01056, image du domaine public

Les terrains clairs, souvent en forme de bandes appelées sulcus, sont constitués de glaces presque pures et recouvrent les terrains sombres. Ils occupent environ 66% de la surface de Ganymède. Leur âge a été estimé à 3,5 milliards d’années. Ils sont formés de trois types d’unités : les unités à sillons, les unités lisses et les unités réticulées. La présence de calderas et de cratères d’impact à éjectas lobés, (ces cratères présentent des lobes festonnés équivalents à certains cratères de la planète Mars), est également à noter. 

Terrains clairs, Région de Sippar Sulcus, hémisphère sud de Ganymède, NASA, The Lunar and Planetary Institute, mission Galileo, réf image : PIA03214, image du domaine public, cette image est incluse dans l’article du Dr Paul Schenk du journal Nature du 1^er mars 2001

L’image de droite montre un modèle numérique de l’élévation des terrains de la même scène (résolution vertical de 0,2 km). Les élévations relatives ont été colorés. En haut de l’image, un encart montre l’emplacement des divers types de terrains clairs : les terrains lisses en blanc (s, smooth), les terrains à sillons en noir (g, grooved), les terrains réticulés en gris (r, reticulate) et des calderas (petit rectangle du bas). Le petit rectangle du haut représente les crêtes des terrains réticulés détruites par les terrains lisses. Ces portions sont agrandies ci-dessous (image PIA03216 et image PIA03217))

Terrain à sillons, Région de Nippur Sulcus, NASA, Jet Propulsion laboratory, mission Galileo, réf image : PIA01086, image du domaine public

Les unités de sillons peuvent se recoupées entre elles. Les sillons peuvent également présenter une morphologie plus complexe. En effet, certaines unités ont des sillons sinueux, de longueurs variables, se superposant les uns aux autres sans se détruire. Certains sillons apparaissent isolés, en recoupant parfois la limite entre les terrains clairs et les terrains sombres

  Les unités lisses

Les unités réticulées, reticulate terrains, sont formées par l’entrecroisement de sillons, celui-ci formant un quadrillage. Ces unités sont peu nombreuses à la surface de Ganymède

Terrains lisses et réticulées, Région de Sippar Sulcus, NASA, The Lunar and Planetary Institute, mission Galileo, réf image : PIA03216, image du domaine public, cette image est incluse dans l’article du Dr Paul Schenk du journal Nature du 1^er mars 2001

L’intérieur de la caldera irrégulière ci-contre présente une altitude élevé. Ceci est interprété comme la mise en place d’un flot de matériel très visqueux. Le modèle d’élévation indique que l’ouest (à gauche) de la caldera présente une altitude comparable aux terrains sillonnées adjacents mais que cette altitude décroît en direction de l’est (à droite), celle-ci devient alors comparable à celle des terrains lisses environnants. Ces terrains lisses, qui partent de la moitié supérieure de l’image, coupent une bande de terrains sillonnés, en bas à droite.

Un certain nombre de cratères d’impacts sur Ganymède présentent des éjectas en forme de lobes festonnés, tout comme sur la planète Mars. Ceci indique que le terrain avait une faible viscosité au moment de l’impact. Tous ces cratères à éjectas lobés sont uniquement présent sur les terrains clairs. De plus, ces cratères sont les plus anciens des cratères des terrains clairs. Par conséquent, les terrains clairs ont connu un épisode de faible viscosité suite à leur formation. La durée de cet épisode a été estimée à 10 millions d’années d’après la proportion de cratères à éjectas fluidisées et de cratères à éjectas non fluidisées.

Environ, un dixième des cratères à éjectas fluidisés ont été affectés par les sillons, et seul ce type de cratères a été affecté. Par conséquent, la formation des sillons est contemporaine de l’épisode de faible viscosité des terrains clairs. La durée de recoupement des cratères par les sillons a été estimée à 1 million d’années d’après la proportion entre cratères à éjectas fluidisés affectés et cratères à éjectas fluidisés non affectés.

Cratères à éjectas lobés récents, près du pôle Nord, Gula en haut (38 km de diamètre) et Achelous en bas (32 km de diamètre),résolution 175 m par pixel, NASA, Brown university, mission Galileo, réf image : PIA01609, image du domaine public

Trois explications sont en lices actuellement pour expliquer l’origine des terrains clairs. Elles font toutes appels à un mécanisme d’extension. Ces diverses hypothèses sont le rifting, l’expansion et enfin le volcanisme.

Les premières structures de Ganymède apparaissent 500 à 600 millions d’années après sa formation (fossés de Galileo Regio, datés de 4 milliards d’années environ). La formation des ces fossés n’est pas encore explicitée, mais elle ferait intervenir un phénomène interne de Ganymède. Cet épisode a été suivi par la formation des terrains clairs.

Après cet épisode, la surface de Ganymède est devenu géologiquement ‘’morte’’