לכידה, התנגשות או פער: כיצד נוצרו הלוויינים של מאדים

מאז גילוים ב-1877, הירחים הזעירים של מאדים העלו שאלות רבות בקרב אסטרונומים.

העיקרי שבהם הוא ההיסטוריה של היווצרותם של גופים יוצאי דופן כאלה. הצורה הלא סדירה והמסלולים הספירליים (פובוס מתקרב לאט למאדים, ודימוס מתרחק ממנו) הולידו את ההשערות המדהימות ביותר.

למשל, האקדמאי הסובייטי שקלובסקי בסוףשנות ה-50 העלו כי פובוס הוא חפץ מתכת חלול מלאכותי. המדען התבקש מהמסלול הספירלי המוזר של הלוויין ומהחישוב השגוי של צפיפותו. השערה זו הופרכה עד מהרה, אך שאלת מקורם של הירחים המאדים נותרה פתוחה עד היום.

פובוס. וידאו: ESA/DLR/FU ברלין (G. Neukum)

איך יכלו להיווצר ירחי מאדים?

כעת יש שלוש השערות עיקריות למקורם של פובוס ודימוס:

• אסטרואידים לשעבר;
• שברי מאדים נוצרו עקב התנגשות עם פלנטסימל גדול;
• עצם משני שנוצר במסלול מירח בודד.

הירחים של הכוכב האדום מהווים זעירחלק מהירח של כדור הארץ. קוטרו של פובוס הוא רק 22.7 ק"מ, ודימוס הוא 12.6 ק"מ (לשם השוואה, קוטר הלווין של כדור הארץ הוא 3.5 אלף ק"מ). הם קבועים על ידי כוחות גאות ושפל ותמיד פונים למאדים מצד אחד. אבל המסלול הראשון מסתובב תוך 7 שעות 39 דקות, שזה הרבה יותר מהיר מהיום של מאדים (24 ​​שעות 39 דקות), וזו הסיבה שכוחות הגאות והשפל מקרבים אותו בהדרגה לפני השטח של כוכב הלכת, והשני, להיפך, מסתובב ארוך יותר (ב-30 שעות ו-18 דקות) ומוסר בהדרגה.

בשל הגודל הקטן והצורה הלא סדירהפובוס ודימוס הם כמו אסטרואידים. בנוסף, הניתוח הספקטרלי של עוצמת הבהירות של הלוויינים של מאדים תואם גם לאובייקטים ה"פשוטים" ביותר של מערכת השמש. על פי המאפיינים שלהם, הם תואמים בחלקם לאסטרואידים מסוג C ובמידה רבה יותר לאסטרואידים מסוג D. אלו הם אסטרואידים ואסטרואידים פחמן הנפוצים ביותר עם אלבדו נמוך (תכונות רפלקטיביות גרועות) וזוהר אדום, בהתאמה.

באופן לא מפתיע, אחת ההשערות המוקדמות ביותרמקור הלוויינים של מאדים מצביע על כך שהם היו פעם עצמים ראשיים בחגורת האסטרואידים שנפלטו על ידי אינטראקציות עם אסטרואידים אחרים ונלכדו על ידי כוח המשיכה של הכוכב האדום.

להשערה זו יש רק חסרון אחד:לשני הירחים יש מסלולים מעגליים כמעט לחלוטין שחוצים את המישור המשווני של מאדים. במקרה זה, ציר כוכב הלכת נוטה למישור האקליפטיקה של מערכת השמש ב-25.2 מעלות. סנכרון כזה דרש זמן רב, מה שאולי לא היה ללוויינים.

פובוס. צילום: נאס"א, JPL-Caltech, אוניברסיטת אריזונה

התיאוריה השנייה מציעה שמאדים היה פעםמוקף בירחים רבים בגודל של פובוס ודימוס, שהושלכו למסלול כאשר מאדים התנגש בכוכב הלכת גדול. זהו אחד האובייקטים של מערכת השמש המוקדמת, שנוצר כתוצאה מהתנגשות הדרגתית של חלקיקים דביקים של הדיסק הפרוטופלנטרי. מאמינים שבגלל התנגשות כדור הארץ עם עצם דומה נוצר הירח.

כתוצאה מהתנגשות במסלול של מאדים,יוצרים טבעת של חומרים שנפלטים. במקביל, החלק הפנימי של הטבעת יצר לוויין גדול. ואינטראקציות הכבידה בינה לבין הטבעת החיצונית יצרו את פובוס ודימוס. לפי השערה זו, מאוחר יותר, בהשפעת כוחות הגאות והשפל, הירח הפנימי התרסק אל פני השטח של כוכב הלכת.

השערה זו נתמכת על ידי המשוערנקבוביות והרכב גבוהים של פובוס. הצפיפות המשוערת של לוויין זה מעידה על כך שבין 25 ל-35% מנפחו הכולל הם חללים, דבר שאינו אופייני לאסטרואידים. בנוסף, בהתבסס על תוצאות המחקר בתחום האינפרא אדום התרמי, הגיעו מדענים למסקנה שהרכבו מכיל בעיקר פילוסיליקטים, הנפוצים על פני מאדים, אך נדירים בקבוצות ידועות של אסטרואידים.

דימוס. צילום: נאס"א, JPL-Caltech, אוניברסיטת אריזונה

מוצא לא רציף

בשנת 2021, מדענים מבית הספר הטכני הגבוהציריך ומצפה הכוכבים הימי של ארצות הברית הציעו השערה חדשה למקורם של הלוויינים של מאדים. בניתוח נתונים סיסמיים ומסלולים ממשימת InSight של נאס"א, מדענים פלנטריים הציעו שהלוויינים של מאדים היו יכולים להיווצר כתוצאה מהתנגשות של הירח העתיק של הכוכב האדום עם עצם אחר. בגלל זה, הלוויין הראשי התפצל ויצר חדשים - פובוס ודימוס.

לפי השערה זו, לוויין אבות זהנקרע מלפני 1 עד 2.8 מיליארד שנים. בנוסף להשפעות חיצוניות, נשקללה גם ההשערה שהלוויין הישן נקרע על ידי כוחות הגאות והשפל של כוכב הלכת. ללא קשר לסיבה, על פי חישובים של מדענים, כתוצאה מהשמדת הפרוטו-לווין במסלול, נוצרה טבעת של פסולת, אשר במשך הזמן, כתוצאה מהתנגשויות רבות, יצרה שני לוויינים נפרדים.

רעיון זה התבסס על התצפית שבבעבר, ייתכן שהמסלולים של דימוס ופובוס הצטלבו. יחד עם זאת, בניגוד לתיאוריה המבוססת על התנגשות של מאדים עם פלנטסימאל, היא מסבירה היטב את מסלולי הסיבוב הנוכחיים של שני הלוויינים.

איור אמנותי של מקורם הבלתי רציף של ירחי מאדים. תמונה: מארק גארליק, ETH ציריך

מה הראה המחקר החדש?

כדי לבדוק את ההשערה המוצעת, מדענים מהמכון לחקר החלל והאסטרונאוטיקה של יפן (ISAS) בנה מודל ממוחשב המבוסס על התיאוריה לפיה פובוס ודימוס היו פעם גוף אחד. לאחר מכן ביצעו המדענים הפלנטריים הדמיות מספריות ששילבו מודלים גיאופיזיים והתפתחות הגאות והשפל של המערכת ממאדים ומהירח.

המחקר הראה ששני ירחים,נוצר מעצם אחד, עם הסתברות של 90% היה צריך להתנגש בתוך 10 אלף שנה. יתרה מכך, בתהליך של התנגשות כזו, שני הלוויינים יושמדו לחלוטין לרסיסים קטנים. כתוצאה מכך, טבעת דומה לאלו שנראתה סביב שבתאי תיווצר סביב מאדים. עם זאת, זה היה שורד עד היום.

עם זאת, תצפיות רבות לא נמצאו עלמסלול של מאדים, ללא פסולת משמעותית יחסית מלבד שני הלוויינים העיקריים. מודל זה מעמיד בספק את ההשערה של מקור בלתי רציף של לווייני הכוכב האדום.

כל אחת משלוש ההשערות שהוצעוחוקרים בזמנים שונים, מספק תשובה חלקית לשאלת התהליכים שיצרו לוויינים במסלול של מאדים, אך אף אחד מהם לא מסביר במלואו את כל התצפיות. אולי מדענים יוכלו להבין יותר על מקורם של שני הירחים יוצאי הדופן אם היו מסוגלים לחקור אותם. אבל עד כה, משימות לפובוס נכשלות בזו אחר זו.

עוד בשנת 1988, ברית המועצות השיקה שנייםלוויין של תוכנית פובוס, אך עקב בעיות, אף אחד מהם לא הצליח לבצע את הקפיצה המתוכננת שלו לנחות על ירחי מאדים. מאוחר יותר בשנת 2011, הגשושית הרוסית Phobos-Grunt נשרפה באטמוספירה עקב כשל בציוד לאחר הכניסה למסלול כדור הארץ. במקביל, נדחו המשימות המפותחות של נאס"א, סוכנויות החלל האירופיות והקנדיות ללוויינים של מאדים.

באמצע שנות ה-2020, סוכנות החלל היפניתמתכנן לשלוח משימה לפובוס, שיצטרך להעביר את האדמה מהלוויין. אם הוא לא יסבול מאותן כישלונות, אולי מדענים עדיין ילמדו כיצד נוצרו הירחים המאדים.

קרא עוד:

רוסיה המציאה סגסוגת שיכולה לעמוד באנרגיה של כור תרמו-גרעיני

ההגירה הגדולה ביותר בהיסטוריה של כדור הארץ תשפיע על כל היצורים החיים על פני כדור הארץ

כמעט מחצית ממקרי הסרטן קשורים לגורמי סיכון הניתנים למניעה