Sedan deras upptäckt 1877 har de små månarna på Mars väckt många frågor bland astronomer.
Till exempel den sovjetiska akademikern Shklovsky i slutet1950-talet antydde att Phobos var ett konstgjort ihåligt metallföremål. Forskaren uppmanades till denna idé av satellitens märkliga spiralbana och den felaktiga beräkningen av dess densitet. Denna hypotes motbevisades snart, men frågan om Marsmånarnas ursprung är fortfarande öppen än i dag.
Phobos. Video: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Hur kunde Mars månar bildas?
Nu finns det tre huvudhypoteser för ursprunget till Phobos och Deimos:
- före detta asteroider;
- fragment av Mars som bildades på grund av en kollision med en stor planetesimal;
- ett sekundärt föremål som bildas i omloppsbana från en enda måne.
Månarna på den röda planeten utgör en litendel av jordens måne. Diametern på Phobos är bara 22,7 km, och Deimos är 12,6 km (för jämförelse är diametern på jordens satellit 3,5 tusen km). De är fixerade av tidvattenkrafter och vänder sig alltid mot Mars på ena sidan. Men de första omloppsbanorna på 7 timmar 39 minuter, vilket är mycket snabbare än Marsdagen (24 timmar 39 minuter), vilket är anledningen till att tidvattenkrafter gradvis för den närmare planetens yta, och den andra tvärtom roterar längre (på 30 timmar 18 minuter) och tas bort gradvis.
På grund av den lilla storleken och oregelbundna formenPhobos och Deimos är som asteroider. Dessutom motsvarar spektralanalysen av ljusstyrkan hos Mars satelliter också de "enklaste" objekten i solsystemet. Enligt sina egenskaper motsvarar de dels klass C-asteroider och i större utsträckning klass D. Det är de vanligaste kolasteroiderna och asteroiderna med låg albedo (dåliga reflekterande egenskaper) respektive rött sken.
Inte överraskande, en av de tidigaste hypotesernaUrsprunget till Mars satelliter antyder att de en gång var huvudasteroidbältsobjekt som kastades ut genom interaktioner med andra asteroider och fångades av den röda planetens gravitation.
Denna hypotes har bara en nackdel:båda månarna har nästan perfekt cirkulära banor som korsar Mars ekvatorialplan. I det här fallet är planetens axel lutad mot planet för solsystemets ekliptik med 25,2°. Sådan synkronisering krävde lång tid, vilket satelliter kanske inte hade haft.
Phobos. Foto: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona
Den andra teorin antyder att Mars var en gångomgiven av många månar lika stora som Phobos och Deimos, som kastades i omloppsbana när Mars kolliderade med en stor planetesimal. Detta är ett av objekten i det tidiga solsystemet, bildat som ett resultat av den gradvisa kollisionen av fasta partiklar från den protoplanetära skivan. Man tror att det var på grund av jordens kollision med ett liknande föremål som månen bildades.
Som ett resultat av en kollision i Mars omloppsbana,bilda en ring av utstötta material. Samtidigt bildade den inre delen av ringen en stor satellit. Och gravitationsinteraktionerna mellan den och den yttre ringen bildade Phobos och Deimos. Enligt denna hypotes, senare, under påverkan av tidvattenkrafter, kraschade den inre månen in i planetens yta.
Denna hypotes stöds av det förmodadehög porositet och sammansättning av Phobos. Den uppskattade densiteten för denna satellit tyder på att från 25 till 35 % av dess totala volym är tomrum, vilket inte är typiskt för asteroider. Dessutom, baserat på resultaten av studien i det termiska infraröda området, drog forskarna slutsatsen att dess sammansättning huvudsakligen innehåller fyllosilikater, vanliga på ytan av Mars, men sällsynta för kända klasser av asteroider.
Deimos. Foto: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona
Diskontinuerligt ursprung
År 2021, forskare från Högre Tekniska SkolanZürich och US Naval Observatory föreslog en ny hypotes för ursprunget till Mars-satelliterna. Genom att analysera seismiska data och omloppsdata från NASA:s InSight-uppdrag har planetforskare föreslagit att Mars-satelliterna kunde ha bildats som ett resultat av en kollision mellan den gamla månen på den röda planeten med ett annat objekt. På grund av detta splittrades den primära satelliten och bildade nya - Phobos och Deimos.
Enligt denna hypotes, denna progenitor satellitslets isär från 1 till 2,8 miljarder år sedan. Förutom yttre påverkan övervägdes också hypotesen att den gamla satelliten slets sönder av planetens tidvattenkrafter. Oavsett orsaken, enligt forskarnas beräkningar, som ett resultat av förstörelsen av protosatelliten i omloppsbana, bildades en ring av skräp, som med tiden, som ett resultat av många kollisioner, bildade två separata satelliter.
Denna idé baserades på observationen att iTidigare kan Deimos och Phobos banor ha korsat varandra. Samtidigt, till skillnad från teorin baserad på Mars kollision med en planetesimal, förklarar den väl de två satelliternas nuvarande banor.
Konstnärlig illustration av det diskontinuerliga ursprunget för månarna på Mars. Bild: Mark Garlick, ETH Zürich
Vad visade den nya studien?
För att testa den föreslagna hypotesen, forskare frånInstitutet för rymdforskning och astronautik i Japan (ISAS) byggde en datormodell baserad på teorin att Phobos och Deimos en gång var en enda kropp. Planetforskarna utförde sedan numeriska simuleringar som kombinerade geofysiska modeller och tidvattenutvecklingen av systemet från Mars och månen.
Studien visade att två månar,bildad av ett föremål, med en sannolikhet på 90% borde ha kolliderat inom 10 tusen år. Dessutom, i processen för en sådan kollision, skulle båda satelliterna fullständigt förstöras till små fragment. Som ett resultat skulle en ring som liknar de som ses runt Saturnus bildas runt Mars. Den skulle dock ha överlevt till denna dag.
Däremot hittades inte många observationer påMars omloppsbana, inget relativt betydande skräp annat än de två huvudsatelliterna. Denna modell tvivlar på hypotesen om ett diskontinuerligt ursprung för den röda planetens satelliter.
Var och en av de tre föreslagna hypotesernaforskare vid olika tidpunkter, ger ett delvis svar på frågan om de processer som bildade satelliter i Mars omloppsbana, men ingen av dem förklarar alla observationer helt. Kanske kunde forskare förstå mer om ursprunget till de två ovanliga månarna om de kunde studera dem. Men än så länge misslyckas uppdragen till Phobos det ena efter det andra.
Redan 1988 lanserade Sovjetunionen tvåPhobos-programmets satellit, men på grund av problem kunde ingen av dem göra sitt planerade hopplandning på Mars månar. Senare under 2011 brann den ryska Phobos-Grunt-sonden upp i atmosfären på grund av utrustningsfel efter att ha nått jordens omloppsbana. Samtidigt avvisades de utvecklade uppdragen från NASA, de europeiska och kanadensiska rymdorganisationerna till Mars-satelliterna.
I mitten av 2020-talet, Japan Space Agencyplanerar att skicka ett uppdrag till Phobos, som måste leverera jorden från satelliten. Om den inte drabbas av samma bakslag kanske forskare fortfarande kommer att lära sig hur månarna på Mars bildades.
Läs mer:
Ryssland har uppfunnit en legering som tål energin från en termonukleär reaktor
Den största migrationen i jordens historia kommer att påverka alla levande organismer på planeten
Nästan hälften av cancerfallen är kopplade till riskfaktorer som kan förebyggas