Od czasu ich odkrycia w 1877 roku maleńkie księżyce Marsa budzą wśród astronomów wiele pytań.
Na przykład sowiecki akademik Szklowski na końcuLata pięćdziesiąte sugerowały, że Phobos był sztucznym, pustym metalowym przedmiotem. Naukowiec został skłoniony przez dziwną spiralną orbitę satelity i błędne obliczenie jego gęstości. Hipoteza ta została wkrótce obalona, ale kwestia pochodzenia marsjańskich księżyców pozostaje otwarta do dziś.
Fobos. Wideo: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Jak mogły powstać księżyce Marsa?
Teraz istnieją trzy główne hipotezy dotyczące pochodzenia Fobosa i Deimosa:
- dawne asteroidy;
- fragmenty Marsa powstałe w wyniku zderzenia z dużym planetozymalem;
- obiekt wtórny uformowany na orbicie z jednego księżyca.
Księżyce Czerwonej Planety tworzą maleńkiczęść ziemskiego księżyca. Średnica Fobosa wynosi tylko 22,7 km, a Deimosa 12,6 km (dla porównania średnica satelity Ziemi wynosi 3,5 tys. km). Są one utrwalane przez siły pływowe i zawsze zwrócone są do Marsa po tej samej stronie. Ale pierwsze orbity trwają 7 godzin 39 minut, czyli znacznie szybciej niż dzień marsjański (24 godziny 39 minut), dlatego siły pływowe stopniowo zbliżają ją do powierzchni planety, a druga, przeciwnie, obraca się dłużej (w ciągu 30 godzin 18 minut) i jest stopniowo usuwany.
Ze względu na mały rozmiar i nieregularny kształtPhobos i Deimos są jak asteroidy. Ponadto analiza spektralna jasności satelitów Marsa odpowiada również „najprostszym” obiektom Układu Słonecznego. Zgodnie z ich charakterystyką odpowiadają one częściowo asteroidom klasy C, a w większym stopniu klasie D. Są to najpopularniejsze asteroidy węglowe i asteroidy o odpowiednio niskim albedo (słabe właściwości odblaskowe) i czerwonej poświacie.
Nic dziwnego, że jedna z najwcześniejszych hipotezPochodzenie satelitów Marsa sugeruje, że były one kiedyś obiektami Głównego Pasa Asteroid, które zostały wyrzucone przez interakcje z innymi asteroidami i przechwycone przez grawitację Czerwonej Planety.
Ta hipoteza ma tylko jedną wadę:oba księżyce mają niemal idealnie okrągłe orbity, które przecinają płaszczyznę równikową Marsa. W tym przypadku oś planety jest nachylona do płaszczyzny ekliptyki Układu Słonecznego o 25,2°. Taka synchronizacja wymagała długiego czasu, którego satelity mogły nie mieć.
Fobos. Zdjęcie: NASA, JPL-Caltech, Uniwersytet Arizony
Druga teoria sugeruje, że Mars był kiedyśotoczony przez wiele księżyców wielkości Fobosa i Deimosa, które zostały wyrzucone na orbitę, gdy Mars zderzył się z dużym planetozymalem. Jest to jeden z obiektów wczesnego Układu Słonecznego, powstały w wyniku stopniowego zderzenia sklejających się cząstek dysku protoplanetarnego. Uważa się, że to z powodu zderzenia Ziemi z podobnym obiektem powstał Księżyc.
W wyniku zderzenia na orbicie Marsatworzą pierścień wyrzuconych materiałów. W tym samym czasie wewnętrzna część pierścienia utworzyła dużego satelitę. A oddziaływania grawitacyjne między nim a zewnętrznym pierścieniem utworzyły Fobosa i Deimosa. Zgodnie z tą hipotezą, później, pod wpływem sił pływowych, wewnętrzny księżyc uderzył w powierzchnię planety.
Ta hipoteza jest poparta przypuszczalnymwysoka porowatość i skład Fobosa. Szacunkowa gęstość tego satelity sugeruje, że od 25 do 35% jego całkowitej objętości to puste przestrzenie, co nie jest typowe dla asteroid. Ponadto na podstawie wyników badań w zakresie podczerwieni termicznej naukowcy doszli do wniosku, że w jego składzie znajdują się głównie krzemiany warstwowe, powszechne na powierzchni Marsa, ale rzadkie dla znanych klas planetoid.
Dejmos. Zdjęcie: NASA, JPL-Caltech, Uniwersytet Arizony
Nieciągłe pochodzenie
W 2021 roku naukowcy z Wyższej Szkoły TechnicznejZurich i US Naval Observatory zaproponowali nową hipotezę dotyczącą pochodzenia satelitów Marsa. Analizując dane sejsmiczne i orbitalne z misji NASA InSight, planetolodzy zasugerowali, że satelity Marsa mogły powstać w wyniku zderzenia starożytnego księżyca Czerwonej Planety z innym obiektem. Z tego powodu pierwotny satelita rozszczepił się i utworzył nowe - Phobos i Deimos.
Zgodnie z tą hipotezą, ten protoplasta satelitazostał rozdarty od 1 do 2,8 miliarda lat temu. Oprócz wpływów zewnętrznych rozważano również hipotezę, że stary satelita został rozerwany przez siły pływowe planety. Niezależnie od przyczyny, według wyliczeń naukowców, w wyniku zniszczenia protosatelity na orbicie powstał pierścień szczątków, który z czasem w wyniku licznych zderzeń utworzył dwa oddzielne satelity.
Pomysł ten opierał się na spostrzeżeniu, że wW przeszłości mogły się przecinać orbity Deimosa i Fobosa. Jednocześnie, w przeciwieństwie do teorii opartej na zderzeniu Marsa z planetozymalem, dobrze wyjaśnia obecne orbity obu satelitów.
Artystyczna ilustracja nieciągłego pochodzenia księżyców Marsa. Zdjęcie: Mark Garlick, ETH Zurych
Co pokazało nowe badanie?
Aby przetestować proponowaną hipotezę, naukowcy zJapoński Instytut Badań Kosmicznych i Astronautyki (ISAS) zbudował model komputerowy oparty na teorii, że Phobos i Deimos byli kiedyś jednym ciałem. Planetolodzy przeprowadzili następnie symulacje numeryczne, które połączyły modele geofizyczne i ewolucję pływów systemu z Marsa i Księżyca.
Badanie wykazało, że dwa księżyce,utworzony z jednego obiektu, z prawdopodobieństwem 90% powinien zderzyć się w ciągu 10 tysięcy lat. Co więcej, w procesie takiej kolizji oba satelity zostałyby całkowicie zniszczone na małe fragmenty. W rezultacie wokół Marsa utworzyłby się pierścień podobny do tych obserwowanych wokół Saturna. Przetrwałby jednak do dziś.
Nie znaleziono jednak licznych obserwacji naorbita Marsa, nie ma stosunkowo znaczących szczątków innych niż dwa główne satelity. Model ten kwestionuje hipotezę o nieciągłym pochodzeniu satelitów Czerwonej Planety.
Każda z trzech zaproponowanych hipotezbadacze w różnym czasie dostarcza częściowej odpowiedzi na pytanie o procesy, które utworzyły satelity na orbicie Marsa, ale żaden z nich nie wyjaśnia w pełni wszystkich obserwacji. Być może naukowcy mogliby lepiej zrozumieć pochodzenie tych dwóch niezwykłych księżyców, gdyby byli w stanie je zbadać. Ale jak dotąd misje na Fobosa kończą się niepowodzeniem.
W 1988 r. Związek Radziecki uruchomił dwasatelity programu Fobos, ale z powodu problemów żaden z nich nie był w stanie wykonać zaplanowanego skoku lądowania na księżycach Marsa. Później w 2011 roku rosyjska sonda Phobos-Grunt spłonęła w atmosferze z powodu awarii sprzętu po wejściu na orbitę ziemską. Jednocześnie odrzucono opracowane misje NASA, europejskich i kanadyjskich agencji kosmicznych na satelity Marsa.
W połowie lat 20. Japońska Agencja Kosmicznaplanuje wysłać misję na Fobosa, który będzie musiał dostarczyć glebę z satelity. Jeśli nie dozna tych samych niepowodzeń, być może naukowcy nadal dowiedzą się, jak powstały księżyce marsjańskie.
Czytaj więcej:
Rosja wynalazła stop, który może wytrzymać energię reaktora termojądrowego
Największa migracja w historii Ziemi dotknie wszystkie żywe organizmy na planecie
Prawie połowa przypadków raka jest związana z możliwymi do uniknięcia czynnikami ryzyka