Две луны Марса, Фобос и Деймос, озадачивают исследователей с момента их открытия в 1877 году. Они очень малы: диаметр Фобоса, составляющий 22 километра, в 160 раз меньше диаметра нашей луны, а Деймос еще меньше - всего 12 километров в диаметре. «Наша луна по существу сферическая, в то время как луны Марса имеют очень неправильную форму - как картофель», - говорит Амирхосейн Багери, докторант Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, добавляя: «Фобос и Деймос больше похожи на астероиды, чем на естественные луны».
Это заставило людей подозревать, что это могут быть астероиды, захваченные в гравитационном поле Марса. «Но вот тут и начались проблемы», - говорит Багери. Ожидается, что захваченные объекты будут двигаться по эксцентрической орбите вокруг планеты, и эта орбита будет иметь случайный наклон. Вопреки этой гипотезе, орбиты марсианских лун почти круговые и движутся в экваториальной плоскости Марса. Итак, чем же объясняются нынешние орбиты Фобоса и Деймоса? Чтобы решить эту динамическую проблему, исследователи использовали компьютерное моделирование.
Расчет прошлого
«Идея заключалась в том, чтобы проследить орбиты и их изменения в прошлом», - говорит Амир Хан, старший научный сотрудник Физического института Цюрихского университета и Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха. Как оказалось, в прошлом орбиты Фобоса и Деймоса пересекались. «Это означает, что луны, скорее всего, находились в одном месте и, следовательно, имеют одинаковое происхождение», - говорит Хан. Исследователи пришли к выводу, что тогда вокруг Марса вращалось более крупное небесное тело. Эта первоначальная луна, вероятно, была поражена другим телом и в результате распалась. «Фобос и Деймос - остатки этой потерянной луны», - говорит Багери, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy.
Хотя эти выводы легко понять, они потребовали обширной предварительной работы. Во-первых, исследователям пришлось уточнить существующую теорию, описывающую взаимодействие между лунами и Марсом. «Все небесные тела оказывают друг на друга приливные силы, - объясняет Хан. Эти силы приводят к форме преобразования энергии, известной как диссипация, масштаб которой зависит от размера тел, их внутреннего состава и не в последнюю очередь от расстояний между ними».
Изучение и знакомство с внутренней частью Марса и его спутников
В настоящее время Марс исследуется миссией НАСА InSight при участии Швейцарской высшей технической школы Цюриха: электроника для сейсмометра миссии, который регистрирует землетрясения и, возможно, удары метеоритов, была построена именно в этой школе. «Эти записи позволяют нам заглянуть внутрь Красной планеты, - говорит Хан, - и эти данные используются для ограничения модели Марса в наших расчетах и диссипации, происходящей внутри красной планеты».
Изображения и измерения, сделанные другими марсианскими зондами, позволили предположить, что Фобос и Деймос сделаны из очень пористого материала. Их плотность менее 2 граммов на кубический сантиметр намного ниже, чем средняя плотность Земли, которая составляет 5,5 грамма на кубический сантиметр. «Внутри Фобоса много полостей, которые могут содержать водяной лед, - подозревает Хан, - и именно там приливы вызывают диссипацию большого количества энергии».
Используя эти открытия и свою усовершенствованную теорию приливных эффектов, исследователи провели сотни компьютерных симуляций, чтобы отследить орбиты лун в обратном времени, пока они не достигли точки пересечения - момента рождения Фобоса и Деймоса. В зависимости от моделирования, этот момент времени находится между 1 и 2,7 миллиардами лет назад. «Точное время зависит от физических свойств Фобоса и Деймоса, то есть от того, насколько они пористые», - говорит Багери. Японский зонд, запуск которого запланирован на 2025 год, будет исследовать Фобос и возвращать образцы на Землю. Исследователи ожидают, что эти образцы предоставят необходимые сведения о внутренней части марсианских лун, что позволит более точно рассчитать их происхождение.
Конец Фобоса
Еще их расчеты показывают, что общий предок Фобоса и Деймоса находился дальше от Марса, чем Фобос сегодня. В то время как меньший Деймос остался в непосредственной близости от места своего возникновения, приливные силы заставляют более крупного Фобоса приближаться к Марсу - и этот процесс, как объясняют исследователи, продолжается. Их компьютерное моделирование также показывает будущее развитие орбиты лун. Похоже, Деймос будет очень медленно удаляться от Марса, как и наша Луна медленно удаляется от Земли. Однако Фобос врежется в Марс менее чем через 40 миллионов лет или будет разорван гравитационными силами, когда приблизится к Марсу.
Источник: Phys.org
