05.08.2016

Третий спутник Марса

Группа ученых предполагает, что спутники Марса Фобос и Деймос появились благодаря воздействию более крупного небесного тела – третьего спутника планеты, который через некоторое время после этого погиб из-за слишком большой близости к Марсу.

Фобос и Деймос были открыты в 1877 году. С тех пор астрономов занимал вопрос происхождения этих спутников. Их странная форма и небольшой размер (диаметр Фобоса 22 км, Деймоса – 12 км) заставили ученых предположить, что раньше оба спутника были астероидами, которые Марс захватил своим тяготением. Поскольку захват сразу двух астероидов кажется маловероятным, был предложен вариант данной гипотезы, согласно которому Марс захватил один более крупный астероид, который потом был разорван его силами тяготения на Фобос и Деймос. Но малая плотность двух спутников и характер их орбит говорят не в пользу гипотезы астероидного захвата. Скорее всего, столь небольшие астероиды были бы полностью разрушены Марсом.

Согласно другой версии, Фобос и Деймос – это обломки, выброшенные на орбиту Марса после того, как он столкнулся с крупным небесным телом (скорее всего, с астероидом). Впервые эту гипотезу выдвинул геолог Роберт Крэддок из Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне на одной конференции в 1994 году. По словам Крэддока, она была встречена единодушным осуждением. Ученый пытался также изложить свою гипотезу в журналах Nature и Science, но редакции отклонили его статьи. Лишь в 2011 году работу Крэддока опубликовал планетологический журнал Icarus, и она вызвала интерес у других ученых.

По мнению Крэддока, столкнувшийся с Марсом космический объект не только вызвал появление Фобоса и Деймоса, но и изменил период вращения планеты, а также привел к образованию крупнейшего в Солнечной системе ударного кратера. На эту роль сторонники данной гипотезы предлагают Северный полярный бассейн Марса (Borealis basin). Он занимает около 40% поверхности планеты и имеет диаметр примерно 8,5 тысяч километров. По расчетам, небесное тело, от столкновения с которым образовался Северный полярный бассейн, должно было превышать по размеру Плутон.

Но многие детали сценария образования Фобоса и Деймоса по "ударной" гипотезе оставались неясными. В частности, было непонятно, как из множества обломков, попавших в космос, сформировались два спутника.

Теперь ученые утверждают, что нашли ответ на этот вопрос. Паскаль Розенблатт (Pascal Rosenblatt) из Королевской обсерватории Бельгии (Observatoire Royal de Belgique) и его коллеги из Бельгии, Франции и Японии в новой работе доказывают, что ведущую роль в формировании Фобоса и Деймоса сыграл третий спутник Марса. По предположению ученых, он был гораздо большего размера, но находился на более низкой орбите, поэтому со временем был разрушен гравитационным полем Марса. Статья, где описывается гипотеза Паскаля Розенблатта и его коллег, опубликована журналом Nature Geoscience.

В целом реконструированная учеными картина образования Фобоса и Деймоса выглядит так. После столкновения Марса с крупным астероидом в космос было выброшено большое число обломков, сформировавших вокруг планеты диск, подобный кольцам Сатурна. Во внутренней области этого диска из обломков возник спутник диаметром около 200 километров. Внешняя область диска содержала слишком мало материала для образования одного крупного спутника, поэтому там возникло несколько «центров консолидации», где формировались малые спутники. Гравитационное воздействие большого спутника привело к тому, что из этих центров остались два – они и дали начало Фобосу и Деймосу.

Большой же спутник примерно через пять миллионов лет после его возникновения настолько снизил свою орбиту, что в конце концов достиг так называемого предела Роша – предсказанного еще в XIX веке французским астрономом Эдуаром Рошем расстояния, на котором приливные силы, вызываемые большой планетой, становятся равными силе гравитации спутника. Если спутник приближается к планете ближе этого предела, он разрушается приливными силами. Обломки же большого спутника частично сгорели в атмосфере Марса, частично оставили сравнительно небольшие кратеры на его поверхности, так что искать следы падения этого спутника на Марс ученые считают бессмысленным. Подобная судьба, как установили недавно астрономы, в будущем ждет и Фобос. Через 3 – 5 миллиона лет он спустится к пределу Роша и тоже будет разорван Марсом. Уже сейчас на поверхности Фобоса заметны борозды, вызванные приливными силами.

Проверить свою гипотезу ученые рассчитывают после получения новых данных о составе Фобоса и Деймоса. Полет космического аппарата к спутникам Марса запланировало Японское аэрокосмическое агентство. НАСА разработало концепцию миссии Phobos Surveyor из орбитального аппарата и небольшого планетохода, которую хотят осуществить после 2023 года. Другой проект НАСА OSIRIS-REX II предусматривает доставку на Землю образцов грунта Фобоса. Российские ученые надеются в 2024 – 2025 году осуществить аналогичный проект «Фобос-Грунт 2». Если какая-то из этих миссий будет реализована и окажется успешной, в руки ученых попадут образцы пород с Фобоса. Их сходство с марсианскими горными породами станет доказательством выдвинутой гипотезы. Если же они будут более близки по составу к астероидам, победит более ранняя версия происхождения марсианских спутников.

Планетолог Бенджамин Блэк из Городского университета Нью-Йорка (City University of New York) говорит, что возможность проверки гипотезы представляется ему захватывающей. «Данное исследование очень важно, поскольку показывает, что нам все еще есть, что узнать о том, как формируются и развиваются спутники даже у нашего ближайшего соседа, - говорит ученый. – Оно также подчеркивает, насколько быстро и стремительно планетарные системы могут развиваться в начале своей истории».

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru