З самого свого відкриття у 1877 році крихітні супутники Марса викликають багато питань у астрономів.
Наприклад, радянський академік Шкловський наприкінці1950-х роках припускав, що Фобос - це штучний порожнистий металевий об'єкт. На цю думку вченого наштовхнула дивна спіральна орбіта супутника та помилковий розрахунок його густини. Ця гіпотеза незабаром була спростована, але питання походження марсіанських місяців залишається відкритим досі.
Фобос. Відео: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)
Як могли утворитися супутники Марса?
Зараз існує три основні гіпотези походження Фобоса та Деймоса:
- колишні астероїди;
- уламки Марса, що утворилися через зіткнення з великою планетезімаллю;
- вторинний об'єкт, що сформувався на орбіті з одного місяця.
Супутники Червоної планети становлять крихітну.частина земного Місяця. Діаметр Фобоса - всього 22,7 км, а Деймоса - 12,6 км (для порівняння діаметр супутника Землі -3,5 тис. км). Вони зафіксовані приливними силами і завжди повернуті до Марса однією стороною. Але перший обертається по орбіті за 7 год 39 хв, що набагато швидше за марсіанську добу (24 години 39 хв) через що приливні сили поступово наближають його до поверхні планети, а другий, навпаки, обертається довше (за 30 год 18 хв) і поступово віддаляється.
Через невеликий розмір та неправильну формуФобос та Деймос схожі на астероїди. Крім того, спектральний аналіз світності супутників Марса також відповідає найпростішим об'єктам Сонячної системи. За своїми характеристиками вони відповідають частково астероїдам класу С і переважно класу D. Це найпоширеніші вуглецеві астероїди і астероїди з низьким альбедо (поганими властивостями, що відбивають) і червоним світінням відповідно.
Не дивно, що одна з найперших гіпотезПоходження супутників Марса припускає, що колись вони були об'єктами Головного поясу астероїдів, які були викинуті внаслідок взаємодії з іншими астероїдами та захоплені гравітацією Червоної планети.
Ця гіпотеза має лише один недолік:в обох місяців майже ідеально круглі орбіти, що проходять в екваторіальній площині Марса. У цьому вісь планети нахилена до площині екліптики Сонячної системи на 25,2°. Для такої синхронізації потрібно тривалий час, якого у супутників могло і не бути.
Фобос. Фото: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona
Друга теорія припускає, що колись Марс бувоточений безліччю місяців розміром з Фобос і Деймос, які були викинуті на орбіту при зіткненні Марса з великою планетезімаллю. Це один з об'єктів ранньої Сонячної системи, що утворився в результаті поступового зіткнення частинок протопланетного диска, що злипаються. Вважається, що саме через зіткнення Землі з подібним об'єктом утворився Місяць.
Внаслідок зіткнення на орбіті Марса моглосформуватися кільце з викинутих матеріалів. У цьому внутрішня частина кільця утворила великий супутник. А гравітаційні взаємодії між ним та зовнішнім кільцем сформували Фобос та Деймос. Згідно з цією гіпотезою пізніше під дією приливних сил внутрішній місяць врізався в поверхню планети.
На користь цієї гіпотези говорить передбачуванависока пористість та склад Фобоса. Розрахункова щільність цього супутника говорить про те, що від 25 до 35% його загального обсягу становлять порожнечі, що не властиве астероїдам. Крім того, за результатами дослідження в тепловому інфрачервоному діапазоні вчені дійшли висновку, що його склад містить переважно філосилікати, поширені на поверхні Марса, але рідкісні для відомих класів астероїдів.
Деймос. Фото: NASA, JPL-Caltech, University of Arizona
Розривне походження
У 2021 році вчені з Вищої технічної школиЦюріха та Військово-морської обсерваторії США запропонували нову гіпотезу походження супутників Марса. Аналізуючи сейсмічні та орбітальні дані місії НАСА InSight планетологи припустили, що супутники Марса могли сформуватися внаслідок зіткнення стародавнього місяця Червоної планети з іншим об'єктом. Через це первинний супутник розколовся і утворив нові Фобос і Деймос.
Згідно з цією гіпотезою, цей супутник-прабатькобув розірваний на частини від 1 до 2,8 млрд. років тому. Крім зовнішнього впливу розглядалася гіпотеза у тому, що старий супутник був розірваний приливними силами планети. Незалежно від причини за розрахунками вчених у результаті руйнування протосупутника на орбіті утворилося кільце уламків, яке згодом у результаті численних зіткнень сформувало два окремі супутники.
Ця ідея була заснована на спостереженні про те, що вУ минулому орбіти Деймоса і Фобоса могли перетинатися. При цьому на відміну від теорії, заснованої на зіткненні Марса з планетезімаллю, вона добре пояснює нинішні орбіти двох супутників.
Художня ілюстрація розривного походження супутників Марса. Зображення: Mark Garlick, ETH Zurich
Що показало нове дослідження?
Щоб перевірити запропоновану гіпотезу вчені зІнституту космічних досліджень та астронавтики Японії (ISAS) побудували комп'ютерну модель, основою якої було закладено теорія у тому, що Фобос і Деймос колись були єдиним тілом. Потім планетологи провели чисельне моделювання, в якому поєднувалися геофізичні моделі та припливна еволюція системи з Марсу та супутника.
Дослідження показало, що два місяці,сформовані від одного об'єкта, з ймовірністю 90% мали зіткнутися протягом 10 тис. років. Причому в процесі такого зіткнення обидва супутники були б повністю зруйновані на дрібні уламки. В результаті навколо Марса сформувалося б кільце, подібне до тих, що видно у Сатурна. При цьому воно збереглося б до наших днів.
Однак численні спостереження не виявили наорбіті Марса жодних щодо суттєвих уламків крім двох основних супутників. Ця модель ставить під сумнів гіпотезу про розривне походження супутників Червоної планети.
Кожна з трьох гіпотез, запропонованихДослідниками в різний час, дає часткову відповідь на питання про процеси, що сформували супутники на орбіті Марса, але жодна їх повністю не пояснює всі спостереження. Можливо, вчені могли б більше зрозуміти про походження двох незвичайних місяців, якби вдалося їх дослідити. Але поки що місії на Фобос одна за одною зазнають невдачі.
Ще 1988 року Радянський Союз запустив двасупутника програми «Фобос», але через проблеми жоден із них не зміг здійснити заплановану стрибкову посадку на супутники Марса. Пізніше 2011 року російський зонд «Фобос-Грунт» згорів в атмосфері через відмову обладнання після виходу на земну орбіту. При цьому місії НАСА, Європейського і Канадського космічних агентств, що розроблялися, до супутників Марса були відхилені.
У середині 2020-х Японське космічне агентствопланує відправити місію до Фобосу, яка має доставити ґрунт із супутника. Якщо її не спіткають ті ж невдачі, можливо, вчені все ж дізнаються, як сформувалися марсіанські місяці.
Читати далі:
У Росії винайшли сплав, який витримає енергію термоядерного реактора
Найбільша міграція в історії Землі торкнеться всіх живих організмів на планеті
Майже половину випадків раку пов'язали з факторами ризику, що запобігають.