Löydöstään vuonna 1877 Marsin pienet kuut ovat herättäneet monia kysymyksiä tähtitieteilijöiden keskuudessa.
Esimerkiksi Neuvostoliiton akateemikko Shklovsky lopussa1950-luvulla ehdotettiin, että Phobos oli keinotekoinen ontto metalliesine. Tiedemies sai vaikutuksen satelliitin oudosta kierteestä ja sen tiheyden virheellisestä laskennasta. Tämä hypoteesi kumottiin pian, mutta kysymys Marsin kuiiden alkuperästä on edelleen avoin tähän päivään asti.
Phobos. Video: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Miten Marsin kuut saattoivat muodostua?
Nyt on kolme päähypoteesia Phoboksen ja Deimoksen alkuperästä:
- entiset asteroidit;
- Marsin fragmentit, jotka muodostuivat törmäyksestä suuren planetesimaalin kanssa;
- toissijainen esine, joka muodostui kiertoradalla yhdestä kuusta.
Punaisen planeetan kuut muodostavat pienenosa maan kuuta. Phoboksen halkaisija on vain 22,7 km ja Deimosin halkaisija 12,6 km (vertailun vuoksi maapallon satelliitin halkaisija on 3,5 tuhatta km). Vuorovesivoimat kiinnittävät ne ja ovat aina Marsiin päin samalla puolella. Mutta ensimmäinen kiertää 7 tunnissa 39 minuutissa, mikä on paljon nopeampi kuin Marsin päivä (24 tuntia 39 minuuttia), minkä vuoksi vuorovesivoimat tuovat sen vähitellen lähemmäs planeetan pintaa, ja toinen päinvastoin pyörii. pidempi (30 tunnissa 18 minuutissa) ja poistetaan vähitellen.
Pienen koon ja epäsäännöllisen muodon vuoksiPhobos ja Deimos ovat kuin asteroideja. Lisäksi Marsin satelliittien valoisuuden spektrianalyysi vastaa myös aurinkokunnan "yksinkertaisimpia" kohteita. Ominaisuuksiensa mukaan ne vastaavat osittain luokan C asteroideja ja suuremmassa määrin luokkaa D. Nämä ovat yleisimpiä hiiliasteroideja ja asteroideja, joilla on albedo (huono heijastusominaisuus) ja punainen hehku.
Ei ole yllättävää, yksi varhaisimmista hypoteeseistaMarsin satelliittien alkuperä viittaa siihen, että ne olivat aikoinaan pääasteroidivyön kohteita, jotka sinkoutuivat vuorovaikutuksessa muiden asteroidien kanssa ja vangittiin Punaisen planeetan painovoimalla.
Tällä hypoteesilla on vain yksi haittapuoli:molemmilla kuiilla on lähes täydellisen ympyrän muotoiset radat, jotka kulkevat Marsin päiväntasaajatason läpi. Tässä tapauksessa planeetan akseli on vinossa aurinkokunnan ekliptiikan tasoon nähden 25,2°. Tällainen synkronointi vaati pitkän ajan, jota satelliiteilla ei ehkä ollut.
Phobos. Kuva: NASA, JPL-Caltech, Arizonan yliopisto
Toinen teoria viittaa siihen, että Mars oli kerranympärillä on monia Phoboksen ja Deimosin kokoisia kuita, jotka sinkoutuivat kiertoradalle, kun Mars törmäsi suureen planetesimaaliin. Tämä on yksi varhaisen aurinkokunnan esineistä, joka muodostui protoplanetaarisen levyn tarttuvien hiukkasten asteittaisen törmäyksen seurauksena. Uskotaan, että Kuu syntyi Maan törmäyksestä samankaltaiseen kohteeseen.
Marsin kiertoradalla tapahtuneen törmäyksen seurauksenamuodostavat renkaan ulos työntyneistä materiaaleista. Samaan aikaan renkaan sisäosa muodosti suuren satelliitin. Ja sen ja ulkorenkaan väliset gravitaatiovuorovaikutukset muodostivat Phoboksen ja Deimoksen. Tämän hypoteesin mukaan sisäinen kuu törmäsi myöhemmin vuorovesivoimien vaikutuksesta planeetan pintaan.
Tätä hypoteesia tukee oletettukorkea huokoisuus ja Phoboksen koostumus. Tämän satelliitin arvioitu tiheys viittaa siihen, että 25-35% sen kokonaistilavuudesta on onteloita, mikä ei ole tyypillistä asteroideille. Lisäksi tutkijat päättelivät lämpö-infrapuna-alueen tutkimuksen tulosten perusteella, että sen koostumus sisältää pääasiassa fylosilikaatteja, jotka ovat yleisiä Marsin pinnalla, mutta ovat harvinaisia tunnetuille asteroidiluokille.
Deimos. Kuva: NASA, JPL-Caltech, Arizonan yliopisto
Epäjatkuva alkuperä
Vuonna 2021 korkeakoulun tutkijatZürich ja US Naval Observatory ehdottivat uutta hypoteesia Marsin satelliittien alkuperästä. Analyysinsa NASAn InSight-tehtävästä saatuja seismisiä ja kiertoradan tietoja planeettatieteilijät ovat ehdottaneet, että Marsin satelliitit olisivat voineet muodostua punaisen planeetan muinaisen kuun törmäyksen seurauksena toiseen kohteeseen. Tämän vuoksi ensisijainen satelliitti hajosi ja muodosti uusia - Phobos ja Deimos.
Tämän hypoteesin mukaan tämä progenitorisatelliittirepeytyi 1-2,8 miljardia vuotta sitten. Ulkoisten vaikutusten lisäksi pohdittiin myös hypoteesia, että vanha satelliitti olisi repeytynyt planeetan vuorovesivoimien vaikutuksesta. Syystä riippumatta tiedemiesten laskelmien mukaan protosatelliitin tuhoutumisesta kiertoradalla muodostui roskarengas, joka ajan myötä muodosti lukuisten törmäysten seurauksena kaksi erillistä satelliittia.
Tämä ajatus perustui havaintoon, että vuonnaAiemmin Deimosin ja Phoboksen kiertoradat ovat saattaneet leikkaamaan. Samaan aikaan, toisin kuin teoria, joka perustuu Marsin törmäykseen planetesimaalin kanssa, se selittää hyvin kahden satelliitin nykyiset kiertoradat.
Taiteellinen esimerkki Marsin kuiiden epäjatkuvasta alkuperästä. Kuva: Mark Garlick, ETH Zurich
Mitä uusi tutkimus osoitti?
Ehdotetun hypoteesin testaamiseksi tutkijatJapanin avaruustutkimus- ja astronautiikkainstituutti (ISAS) rakensi tietokonemallin, joka perustui teoriaan, jonka mukaan Phobos ja Deimos olivat aikoinaan yksi kappale. Planeetatieteilijät suorittivat sitten numeerisia simulaatioita, joissa yhdistettiin geofysikaaliset mallit ja järjestelmän vuorovesikehitys Marsista ja kuusta.
Tutkimus osoitti, että kaksi kuuta,muodostettu yhdestä esineestä, 90 %:n todennäköisyydellä olisi pitänyt törmätä 10 tuhannen vuoden sisällä. Lisäksi tällaisen törmäyksen aikana molemmat satelliitit tuhoutuisivat täysin pieniksi paloiksi. Tämän seurauksena Marsin ympärille muodostuisi samanlainen rengas kuin Saturnuksen ympärillä. Se olisi kuitenkin säilynyt tähän päivään asti.
Useita havaintoja ei kuitenkaan löytynytMarsin kiertoradalla, ei suhteellisen merkittäviä roskia kuin kaksi pääsatelliittia. Tämä malli kyseenalaistaa hypoteesin Punaisen planeetan satelliittien epäjatkuvasta alkuperästä.
Jokainen kolmesta ehdotetusta hypoteesistatutkijat eri aikoina, antaa osittaisen vastauksen kysymykseen prosesseista, jotka muodostivat satelliitteja Marsin kiertoradalla, mutta mikään niistä ei täysin selitä kaikkia havaintoja. Ehkä tiedemiehet voisivat ymmärtää enemmän kahden epätavallisen kuun alkuperästä, jos he voisivat tutkia niitä. Mutta toistaiseksi Phoboksen tehtävät epäonnistuvat yksi toisensa jälkeen.
Vuonna 1988 Neuvostoliitto käynnisti kaksiPhobos-ohjelman satelliitti, mutta ongelmien vuoksi kukaan heistä ei onnistunut tekemään suunniteltua hyppylaskua Marsin kuille. Myöhemmin vuonna 2011 venäläinen Phobos-Grunt-luotain paloi ilmakehässä laitteistovian vuoksi saapuessaan Maan kiertoradalle. Samaan aikaan NASAn, Euroopan ja Kanadan avaruusjärjestöjen kehittämät tehtävät Marsin satelliiteille hylättiin.
2020-luvun puolivälissä Japanin avaruusjärjestöaikoo lähettää Phobosille tehtävän, jonka on toimitettava maaperä satelliitista. Jos se ei kärsi samoista takaiskuista, ehkä tutkijat oppivat silti kuinka Marsin kuut muodostuivat.
Lue lisää:
Venäjä on keksinyt metalliseoksen, joka kestää lämpöydinreaktorin energian
Maan historian suurin muuttoliike vaikuttaa kaikkiin planeetan eläviin organismeihin
Lähes puolet syöpätapauksista liittyy ehkäistävissä oleviin riskitekijöihin