Пропавшие луны Барсума

пропавшие луны Марса Исследования космоса

Два крохотных марсианских спутника, Фобос и Деймос, являются настоящей загадкой для астрономов. Когда исследователи увидели первые изображения Фобоса, сделанные зондом «Маринер-9» в 1971 году, они решили почти единогласно, что это – захваченный астероид. Хотя в те времена никто на самом деле не наблюдал астероид с близкого расстояния. Это впервые произошло лишь в 1991 году, когда зонд «Галилео» пролетел мимо астероида Гаспра, находясь на пути к Юпитеру. Однако зазубренная клубнеобразная форма с кратерами, которую имел Фобос, оказалась очень близкой к тому архетипу, который ученые имели в виду, когда озвучивали термин «астероид».

Данные, переданные следующими марсианскими зондами, вроде бы подтверждали эту теорию астероидного происхождения спутников Марса. Оба тела имеют небольшую плотность и темное альбедо из-за присутствия органических веществ. А спектр этих тел напоминает спектр астероидов типа D. Дело закрыто.

Или нет?

Странные луны

Последующий анализ, проведенный с помощью данных, полученных от недавних миссий показал, что в этой теории больше дыр, чем в сыре Пармезан😉.

Например, зонд «Марс-экспресс» обнаружил, что плотность Фобоса слишком мала (1,87 грамма на кубический сантиметр), чтобы он мог считаться астероидом. И если бы она была выше, то Фобос не пережил бы процесс гравитационного захвата Марсом.

Кроме того, оба марсианских спутника имеют следы веществ, присутствующих на марсианской поверхности. А их орбиты слишком круглые и находятся в одной плоскости. Как примирить эти противоречия?

В 90-х годах прошлого столетия ученые предполагали, что марсианские спутники на самом деле появились в результате столкновения какой-то протопланеты с Марсом. То есть произошло что-то вроде столкновения протоземли с Тейей, породившей Луну. Но в уменьшенном масштабе. Согласно этой теории, Фобос и Деймос должны были образоваться на орбите Марса из кольца обломков, образовавшегося в результате удара. Поэтому они и имеют в своем составе материалы, подобные тем, что обнаружены в астероидах. Протопланета была родом из пояса астероидов. Или даже из-за его пределов.

Советуем почитать  Обратная сторона Луны
столкновение Марса и протопланеты
Предполагаемое столкновение протопланеты с Марсом, породившее бассейн Бореалис (Парижский университет Дидро / Labex UnivEarthS).

Однако эта гипотеза тоже имеет свои недостатки. Например, остается открытым вопрос – почему спутника только два? Если Фобос и Деймос образовались в результате сильного удара, почему не образовался один большой спутник? Одна из гипотез по этому поводу звучит так – в результате столкновения образовались один или несколько спутников крупнее Фобоса и Деймоса. Но они… исчезли миллионы лет назад, когда столкнулись с Марсом.

Великая северная равнина

Давайте рассмотрим эту гипотезу поподробнее. И для начала давайте найдем виновного. Самый большой ударный бассейн на Марсе — Vastitas Borealis, Великая Северная равнина, покрывающая почти половину планеты. Проведенное моделирование показывает, что эта особенность Красной планеты образовалась при столкновении Марса (диаметр 6800 км) и протопланеты диаметром 2000 километров. Это столкновение могло выбросить в космос около 10 20  кг материала. 57 % приходились на протопланету, а остальная часть – на Марс. И из этого материала на орбите должно было остаться количество, в десять тысяч раз превышающее массу Фобоса и Деймоса вместе взятых.

Но спутники не могут сформироваться ближе к планете, чем так называемый предел Роша. Из-за приливных сил. В случае с Марсом этот предел расположен на расстоянии от поверхности, в три раза превышающем его радиус. То есть около десяти тысяч километров. Поэтому следует ожидать, что марсианские спутники образовались на таком расстоянии и дальше. Но есть еще одна проблема. И она связана с расстоянием, на котором находится синхронная орбита. Это орбита, на которой скорость обращения спутника совпадает с периодом вращения планеты.

Как известно, на Земле высота этой орбиты (очень полезная для метеорологических спутников и спутников связи) составляет около 36 000 километров. Однако Марс вращается очень медленно относительно своего размера. При этом сутки на Марсе длятся почти так же, как и на Земле. Так что ареосинхронная орбита находится довольно далеко от его поверхности. На расстоянии в 20 300 километров, или шесть марсианских радиусов. Кстати не исключено, что виновником медленного вращения планеты как раз и являются гравитационные взаимодействия между ранним Марсом и кольцом обломков после столкновения с протопланетой.

Советуем почитать  Можно ли использовать энергию черных дыр?

Крупный спутник и красное кольцо

И какое это имеет отношение к теме сегодняшней статьи? Прямое. Любой спутник внутри ареосинхронной орбиты будет притягиваться к Марсу приливными силами. И, в конечном итоге, окажется внутри предела Роша и распадется. В то время как спутник вне этой орбиты будет постепенно удаляться от планеты, пока постепенно не выйдет из-под влияния марсианской гравитации. Если мы посмотрим на орбиту Фобоса сегодня, то увидим, что она далеко не стабильна. Так как находится как раз внутри предела Роша — на расстоянии 2,76 марсианского радиуса. И поэтому Фобос постепенно приближается к Марсу. Со скоростью около двух сантиметров в год. Считается, что через 20-40 миллионов лет Фобос будет всего в двух марсианских радиусах от поверхности Красной планеты. А затем распадется на красивое кольцо вокруг Марса. А вот с Деймосом произойдет все с точностью до наоборот. Он находится за пределами ареосинхронной орбиты. И постепенно удаляется от Красной планеты.

кольцо вокруг Марса
Возможный вид колец, которые будут у Марса через 40 миллионов лет после распада Фобоса.

Очевидно, что Фобос должен был образоваться довольно далеко от предела Роша. Иначе его бы уже просто не было. Но если это так, то что заставило его изменить свою орбиту? Одна из гипотез предполагает, что удар создал один или несколько больших спутников чуть выше границы Роша. Они появились в самой плотной части кольца из обломков в наиболее благоприятной зоне для появления новых спутников.

Этот относительно крупный, имеющий размеры несколько сотен километров в диаметре (Фобос едва достигает двадцати километров) спутник должен был создать целый ряд зон гравитационного резонанса в кольце обломков. Именно в этих зонах и образовались более мелкие спутники, включая Фобос и Деймос. Через пять миллионов лет после Великого удара большой марсианский спутник должен был пересечь границу Роша и исчезнуть. Оставив Фобос и Деймос эволюционировать на своих относительно далеких орбитах.

Советуем почитать  Как Вы умрете в открытом космосе

Это, безусловно, очень привлекательная гипотеза. Единственное, чего в этой истории не хватает, это подходящего имени для пропавшей Великой Луне Марса. Может быть назвать ее Турия?

Ведь именно это имя дали Фобосу жители Барсума в знаменитых романах Эдгара Райса Берроуза…

Понравилась статья? Поделитесь ей в социальных сетях! Огромное спасибо!
Живой Космос