«Приречена місяць Марса»: навіщо на Фобос відправляють нову місію

Як відкрили Фобос?

На початку XVII століття німецький астроном Йоган Кеплер припустив, що у Марса можуть

знаходиться два місяці.Теорія вченого ґрунтувалася на тому, що Червона планета знаходиться між Землею та Юпітером. На той момент було відомо, що наша планета має одного супутника, а Юпітера — чотири. Для спостереження були доступні лише Європа, Ганімед, Каллісто та Іо. На 2019 рік вже відомі 79 супутників Юпітера. Крім того, у газового гіганта є своя система кілець.

Отже, незважаючи на теорію про те, що у Марсаповинні бути свої місяця, як і у його сусідів, ніяких свідчень їх існування знайти не вдавалося. І все ж американський астроном Асаф Холл провів методичне дослідження в Військово-морської обсерваторії США у Вашингтоні, округ Колумбія. Він шукав супутники ближче до планети, ніж попередні дослідники. Однак його пошуки були безуспішними.

Розчарований Холл уже збирався здатися, але йогодружина Анджеліна наполягла на тому, щоб вона продовжила спостереження. Вже наступної ночі, 12 серпня 1877 року, він виявив місяць, який пізніше буде відомий як Деймос. Через шість днів він виявив і Фобос. Два місяці знаходилися так близько до планети, що були приховані сяйвом Марса. Розміром з астероїд, вони також є двома найменшими супутниками у Сонячній системі. Причому більший Фобос у 7,24 рази масивніший за Деймоса.

Чим він цікавий?

У грецькій міфології Фобос був одним із синівбога війни Ареса (Марса - в римській), його брата звали Деймос. Сини-близнюки супроводжували батька в битвах. Деймос означає «жах» або «паніка» (особливо в контексті втечі з поля бою), а Фобос - «страх» (звідси і слово «фобія»).

Фобос має майже кругову екваторіальну орбіту.Він обертається кожні 7 годин 39 хвилин на висоті 5989 км над поверхнею Марса. Орбітальний період Фобоса втричі швидше, ніж обертання Марса. Супутник занадто легкий для гравітації, тому його форма не сферична. Він весь покритий пагорбами та кратерами.

Домінантою на Фобос є великий ударний кратер Стікні (Stickney) - діаметром близько 9,5 км. Він названий на честь дівочих прізвищ дружини Асафа Холла. 

Зображення боку Фобоса, зверненої до Марсу. Надано: ESA / DLR / FU Berlin (Г. Нойкум), CC BY-SA IGO 3.0.

До речі, кілька досліджень Фобоса і його супутника виявили не тільки їх химерні несферичних форми.

Після спостереження за цією парою місяців вчені прийшлидо висновку, що вони створені з матеріалу, аналогічного вуглецевих хондритів I або II типу. Саме з нього складаються астероїди і карликові планети. В результаті деякі вчені прийшли до висновку, що Фобос і Деймос з'явилися з пояса астероїдів, коли гравітація Юпітера мільярди років тому підштовхнула їх на орбіту Марса.

Однак астрономи не впевнені, саме звідтиз'явилися місяця Марса. У обох майже кругова орбіта, що дуже незвично для захоплених гравітацією планети об'єктів. Крім того, ці Місяця не такі щільні, як об'єкти в поясі астероїдів.

Можливо, Фобос і Деймос сформувалися з пилу і каменів з орбіти Марса, з'єднаних разом під дією сили тяжіння.

Орбіта Фобоса зменшується на 1,8 см.на рік. Протягом 50-100 мільйонів років місяць або зіткнеться зі своєю батьківською планетою, або буде розірваний на щебінь і розсіяний кільцем навколо Марса. Похмуре майбутнє Фобоса закріпило за прізвисько «приречений місяць Марса».

Як Фобос вивчався раніше?

У міру нових та нових досліджень вчені змоглидізнатися більше про супутників, що обертаються навколо Марса. Орбітальні апарати «Вікінг» пролетіли повз них наприкінці 1970-х років. Радянська місія «Фобос-2», програма NASA Mars Global Surveyor та європейський Mars Express — все це дало більше підказок про два цікаві місяці. Місії Spirit, Opportunity та Curiosity забезпечували зображення супутників із поверхні Марса. 

Орбітальний апарат NASA Mars ReconnaissanceOrbiter зробив це зображення більшого з двох супутників Марса, Фобоса, з відстані близько 6800 кілометрів. Зображення: © NASA / JPL / університет Арізони

У 2011 році Росія спробувала відправити місію намарсіанський супутник під назвою «Фобос-Грунт», який повинен був повернутися на Землю в 2014 році з невеликим зразком місяця. Однак космічний корабель залишився на навколоземній орбіті через технічні неполадки. В результаті супутник впав на Землю на початку 2012 року в Тихий океан.

Навіщо потрібна нова місія?

Квентін Ненон (Quentin Nénon) із Лабораторіїкосмічних наук Каліфорнійського університету в Берклі та його колеги вважають, що у верхніх шарах реголіту, що покриває марсіанський супутник Фобос, могли накопичуватися іони кисню, аргону, вуглецю та азоту, які протягом мільярдів років залишали атмосферу Марса.

Щоб дійти такого висновку, команда Ненонапроаналізувала дані космічного корабля НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, "Атмосфера Марса і летюча еволюція"). MAVEN збирає дані з орбіти Марса понад шість років, щоб допомогти вченим з'ясувати, як планета втратила свою атмосферу, та надати інші важливі наукові дані про еволюцію клімату планети. Оскільки космічний корабель перетинав орбіту Фобоса приблизно п'ять разів за один земний день, коли він кружляв навколо Марса під час своєї основної місії, вчені вирішили використати вимірювання MAVEN, щоб дізнатися про Фобос. Тим більше, що це мета нової майбутньої місії, яку планують у Японії. 

Візуалізація показує зміну орбіти космічного корабля MAVEN під час його основної місії.
Надано: НАСА

Японське агентство аерокосмічних дослідженьготується відправити зонд Martian Moons Exploration (MMX) на Фобос в 2024 році, щоб вперше зібрати зразки з його поверхні і доставити їх на Землю. Вчені вважає, що ці зразки будуть найбільш інформативні, якщо MMX приземлиться на тому боці Фобоса, яка звернена до Марсу. Протягом принаймні останніх десяти мільйонів років Фобос знаходиться в стані спін-орбітального резонансу, тобто завжди звернений до Марсу одним своїм півкулею. Тому іони газів з марсіанської атмосфери весь цей час випадали на одну і ту ж сторону Фобоса.

Щоб оцінити їх можливу кількість,дослідники проаналізували дані, зібрані аналізатором надгарячого та гарячого іонного складу (STATIC), на борту орбітального апарату MAVEN. Вони виявили, що верхній шар поверхні ближньої до Марса сторони Фобоса піддається впливу марсіанських іонів у 20–100 разів більше, ніж його протилежний бік. 

Японське аерокосмічне агентство (JAXA) готуємісію Martian Moons eXploration (дослідження марсіанських супутників, MMX). Звісно ж, місія буде сфокусована на марсіанських місяцях. Космічний апарат виконуватиме дистанційне зондування крупним планом та спостереження на місці обох місяців, а також збиратиме зразки з однієї з них, щоб доставити їх на Землю. Планується, що місія спостерігатиме два місяці Марса, Фобос і Деймос, і повернеться на Землю зі зразком, взятим з одного з цих місяців. 

Місія MMX націлена на запуск зонда на початку2020-х років, і зараз проводяться дослідження і розробки. Орієнтовна дата запуску - 2024 рік. Зонд вийде на квазі-супутникову орбіту (QSO) марсіанських місяців, а потім буде спостерігати за ними і збирати зразки. Зараз вивчається можливий сценарій повернення зонда на Землю з його зразками після того, як зонд завершить свої спостереження і збір.

Є надія, що ці дослідження і розробкиприведуть до вдосконалення технологій, необхідних для майбутніх планетних і місячних зондів, до оптимальних комунікаційних технологій з використанням нових наземних станцій зондів, передової технології відбору проб з поверхні астрономічних об'єктів і до технологій для подорожей між Марсом і Землею.

Місія також допоможе з'ясувати процес еволюції Марса і отримати ключ до розуміння таємниць утворення планет в цій області Сонячної системи.

Крім того, НАСА розглядає можливістьздійснення місії Phobos Surveyor, в рамках якої на поверхню Місяця будуть відправлені невеликі зонди. Місія фінансується в рамках програми NASA Innovative Advanced Concepts - інституту передових концепцій НАСА. Вона створена для розробки далекосяжних, довгострокових передових і абсолютно нових аерокосмічних концепцій.

Читати далі

Подивіться на зображення Марса з 8 трильйонів пікселів

Вчені вивели заміну для теорії відносності. У чому суть «теорії всього»?

Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять