С самого своего открытия в 1877 году крошечные спутники Марса вызывают множество вопросов у астрономов.
たとえば、最後にソビエトの学者シュクロフスキー1950年代、フォボスは人工の中空金属物体であることが示唆されました。科学者は、衛星の奇妙な渦巻き軌道とその密度の誤った計算に触発されました。この仮説はすぐに反論されましたが、火星の月の起源に関する疑問は今日まで未解決のままです。
フォボス。ビデオ: ESA/DLR/FU ベルリン (G. Neukum)
火星の衛星はどのようにして形成されたのでしょうか?
現在、フォボスとダイモスの起源について 3 つの主な仮説があります。
- 以前の小惑星;
- 大きな微惑星との衝突によって形成された火星の破片。
- 単一の月から軌道上に形成された二次オブジェクト。
赤い惑星の衛星は小さなものを構成しています地球の月の一部。フォボスの直径はわずか 22.7 km、ダイモスは 12.6 km です (比較のために、地球の衛星の直径は 3.5 千 km)。それらは潮汐力によって固定されており、常に同じ側で火星に面しています。しかし、最初の軌道は 7 時間 39 分で周回し、これは火星の 1 日 (24 時間 39 分) よりもはるかに速いため、潮汐力によって徐々に地球の表面に近づき、2 番目の軌道は逆に回転します。より長く (30 時間 18 分)、徐々に削除されます。
小さいサイズと不規則な形状のためフォボスとダイモスは小惑星のようなものです。さらに、火星の衛星の光度のスペクトル分析も、太陽系の「最も単純な」天体に対応しています。それらの特性によると、それらは部分的にクラス C の小惑星に対応し、大部分はクラス D に対応します。これらは、最も一般的な炭素小惑星であり、それぞれ低アルベド (反射特性が乏しい) と赤く光る小惑星です。
驚くことではないが、最も初期の仮説の 1 つは火星の衛星の起源は、それらが他の小惑星との相互作用によって放出され、赤い惑星の重力によって捕らえられた主要な小惑星帯の天体であったことを示唆しています。
この仮説には欠点が 1 つだけあります。どちらの衛星も、火星の赤道面を横切るほぼ完全な円形の軌道を持っています。この場合、惑星の軸は太陽系の黄道面に対して 25.2° 傾いています。このような同期には長い時間が必要でしたが、これは衛星にはなかったかもしれません。
フォボス。写真: NASA、JPL-Caltech、アリゾナ大学
2番目の理論は、火星がかつてあったことを示唆しています火星が大きな微惑星と衝突したときに軌道に投入されたフォボスとダイモスの大きさの多くの衛星に囲まれています。これは、原始惑星系円盤の付着粒子が徐々に衝突した結果として形成された、初期の太陽系の天体の 1 つです。月が形成されたのは、地球が同様の物体と衝突したためであると考えられています。
火星の軌道での衝突の結果、放出された材料のリングを形成します。同時に、リングの内側は大きな衛星を形成しました。そして、それと外側のリングとの間の重力相互作用により、フォボスとダイモスが形成されました。この仮説によると、その後、潮汐力の影響下で、内側の月が惑星の表面に衝突しました。
この仮説は、想定されるフォボスの高い気孔率と組成。この衛星の推定密度は、その総体積の 25 ～ 35% が空隙であることを示唆しており、これは小惑星では一般的ではありません。さらに、熱赤外線範囲での研究の結果に基づいて、科学者は、その組成は主にフィロケイ酸塩を含み、火星の表面では一般的ですが、既知のクラスの小惑星ではまれであると結論付けました.
ダイモス。写真: NASA、JPL-Caltech、アリゾナ大学
不連続な起源
2021年、高等技術学校の科学者チューリッヒと米国海軍天文台は、火星の衛星の起源に関する新しい仮説を提案しました。 NASA の InSight ミッションからの地震と軌道のデータを分析した惑星科学者は、火星の衛星は火星の太古の月が別の天体と衝突した結果として形成された可能性があることを示唆しています。このため、主要な衛星が分裂し、フォボスとダイモスという新しい衛星が形成されました。
この仮説によれば、この前駆衛星は10～28億年前に引き裂かれました。外部の影響に加えて、古い衛星が惑星の潮汐力によって引き裂かれたという仮説も考慮されました。原因に関係なく、科学者の計算によると、軌道上のプロトサテライトが破壊された結果、破片の輪が形成され、それが時間の経過とともに多数の衝突の結果として2つの別々の衛星を形成しました。
このアイデアは、次の観察に基づいていました。過去に、ダイモスとフォボスの軌道が交差した可能性があります。同時に、火星と微惑星の衝突に基づく理論とは異なり、2 つの衛星の現在の軌道をよく説明しています。
火星の月の不連続な起源の芸術的なイラスト。画像: Mark Garlick、ETH チューリッヒ
新しい研究は何を示しましたか?
提案された仮説をテストするために、科学者は日本宇宙研究機構（ISAS）は、フォボスとダイモスがかつて単一の天体だったという理論に基づいてコンピューターモデルを構築しました。次に、惑星科学者は、地球物理モデルと火星と月からのシステムの潮汐進化を組み合わせた数値シミュレーションを実行しました。
その研究は、2つの月、1つのオブジェクトから形成され、90％の確率で1万年以内に衝突するはずです。さらに、そのような衝突の過程で、両方の衛星は小さな破片に完全に破壊されます。その結果、土星の周りに見られるリングと同様のリングが火星の周りに形成されます。しかし、それは今日まで生き残ったでしょう。
しかし、多くの観察結果は見つかりませんでした火星の軌道、2つの主要な衛星以外に比較的重要な破片はありません.このモデルは、火星の衛星の起源が不連続であるという仮説に疑問を投げかけています。
提案された3つの仮説のそれぞれさまざまな時期の研究者は、火星の軌道で衛星を形成したプロセスの問題に対する部分的な答えを提供していますが、すべての観測結果を完全に説明しているものはありません。おそらく科学者たちは、それらを研究することができれば、2 つの異常な月の起源についてもっと理解できるでしょう。しかし、これまでのところ、フォボスへの任務は次々と失敗しています。
1988 年にさかのぼると、ソビエト連邦は 2 つのロケットを打ち上げました。フォボス計画の衛星でしたが、問題のために、計画されていた火星の月へのジャンプ着陸を行うことができませんでした。 2011年後半、ロシアのフォボス・グルント探査機は、地球軌道に入った後、機器の故障により大気圏で燃え尽きました。同時に、火星の衛星へのNASA、ヨーロッパおよびカナダの宇宙機関の開発されたミッションは拒否されました。
2020 年代半ばには、宇宙開発事業団が衛星から土を届けなければならないフォボスにミッションを送る予定です。それが同じ挫折に見舞われなければ、おそらく科学者たちは火星の月がどのように形成されたかを学ぶでしょう.
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