Ужас и сесквинарная катастрофа
Деймос, меньший из двух спутников Марса, имеет необычное происхождение. Свежее исследование предполагает, что он мог образоваться и занять свою текущую орбиту после того, как его более «раннюю версию» изрешетили его же собственные обломки. Эксперт Pro Космоса Игорь Афанасьев разобрался в тайнах одного из самых маленьких спутников в Солнечной системе.
Деймос — это меньший из двух спутников Марса (наряду с Фобосом). Его диаметр составляет всего 12,4 км — для сравнения, у Фобоса этот показатель достигает 22,5 км. Открытие этого небесного тела принадлежит американскому астроному Асафу Холлу в 1877 году. Спутник назван в честь древнегреческого бога ужаса Деймоса, сына бога войны Ареса.
Почему происхождение Деймоса не так однозначно
Астрономы долго пытались разгадать тайну происхождения Деймоса. Свет, который отражает спутник, по спектру похож на свет, отражаемый астероидами, богатыми углеродом. Это указывает на то, что когда-то Деймос мог быть астероидом. Однако его нынешняя почти круговая орбита говорит о том, что он не был захвачен Марсом, а сформировался «на месте».
Данный факт, а также сравнительно гладкая поверхность этой луны, натолкнули ученых на мысль, что Деймос мог образоваться из каменных обломков, которые появились в результате древнего столкновения астероида с молодым Марсом.
Такое столкновение могло бы привести к появлению у Красной планеты множества мелких естественных спутников. Вероятно, орбитальный ритм Деймоса когда-то синхронизировался с орбитами других марсианских лун. Фобос — единственный спутник, который остался после этого древнего столкновения; остальные по спирали ушли к планете и упали на ее поверхность.
Любой ранний резонанс мог бы дестабилизировать орбиту Деймоса, сделав ее более вытянутой и наклоненной относительно марсианского экватора. Но сейчас эта орбита почти круговая. «Кажется, что в какой-то момент орбита Деймоса изменилась», — отмечает астроном Матия Чук из американского Института SETI.
Как образовался Деймос: теория сесквинарной катастрофы
Исследование Каустуба Ананда и Дэвида Минтона из Университеты Пурдью, вместе с работой Чука, которые планируются для публикации в журнале Planetary Science Journal, предлагает альтернативное объяснение астероидоподобного спектра Деймоса и его круговой орбиты. Ученые считают, что Деймос мог изменить свою орбиту после катастрофического разрушения, именуемого «сесквинарной катастрофой», а затем «собрался из кусочков».
Термин «сесквинарный» происходит от латинского sesqui (полтора) и в данном контексте обозначает кратеры, которые являются не первичными (от метеорита) или вторичными (от падения обломков после взрыва), а чем-то средним — обломками, успевшими сделать виток по орбите перед падением.
Представим луну, выбрасывающую камни в космос. Эти камни не улетают навсегда, а возвращаются назад, как бумеранги. Из-за законов движения в космосе они врезаются в ту же луну, выбивая еще больше обломков. Этот процесс повторяется, пока луна не рассыплется на множество мелких частей, образуя кольцо вокруг планеты.
Сесквинарная катастрофа происходит, когда естественный спутник планеты подвергается ударам других объектов. Но это не обычные астероиды, прибывающие из других уголков Солнечной системы.
«Материал выбрасывается с самого спутника, преодолевает его гравитацию, делает несколько витков вокруг основной планеты, а затем снова сталкивается со спутником, с которого он изначально прилетел, — объясняет Ананд. — В результате удара в космос выбрасывается еще больше обломков. Процесс повторяется до тех пор, пока спутник не будет “отшлифован”».
Повторные столкновения также превратили бы орбиту вновь образовавшегося Деймоса из эллиптической в более круговую.
В основу своих выводов исследователи положили работу 2023 года, соавтором которой был Чук. В ней говорилось, что малые спутники, движущиеся по вытянутым и наклонным орбитам (как «ранняя версия» Деймоса), были бы особенно уязвимы к сесквинарной катастрофе.
Что произошло с Деймосом после сесквинарной катастрофы: результаты моделирования
Команда Ананда провела новое исследование, используя компьютерное моделирование поведения Марса, Фобоса, «прото-Деймоса» и ударных объектов, представляющих собой обломки горных пород. Каждая симуляция включала «запуск» 200 таких объектов с поверхности «прото-Деймоса» и отслеживание их движения, а также движения фрагментов, возникших в результате последующих столкновений.
Моделирование показало, что независимо от начальной орбиты, сесквинарная катастрофа превратила Деймос в кольцо обломков менее чем за 10000 лет. Более детальные расчеты продемонстрировали, что при каждом последующем столкновении обломки дробились на меньшие фрагменты. Однако модель не проверяет, насколько вероятна вторая часть гипотезы, согласно которой из этих обломков сформировался современный Деймос.
Рюки Хёдо из Института науки Токио и Университета Париж-Сите, не участвовавший в исследовании, считает, что моделирование подтверждает гипотезу о том, что Фобос и Деймос появились в результате гигантского столкновения. По его мнению, последовательность событий могла быть следующей: сначала произошло столкновение, приведшее к образованию Деймоса и Фобоса. Затем сесквинарная катастрофа на Деймосе могла изменить его орбиту до нынешней.
Ананд и его коллеги считают, что сесквинарная катастрофа могла бы существенно изменить геологические характеристики Деймоса. В результате повторного образования обломков произошло бы перемешивание частиц, что привело бы к однородности состава. Кроме того, повторные удары способствовали бы измельчению зерен, делая их значительно меньше по сравнению с валунами, характерными для астероидов.
Какие космические миссии планируются к Деймосу
Для проверки этого сценария данные могут быть получены с помощью японского аппарата MMX (Mars Moons Explorer), который готовится к запуску. Хотя основной задачей миссии является сбор образцов с Фобоса, она также будет проводить наблюдения за Деймосом, хотя и на значительном расстоянии.
Итак, запуск зонда MMX (Martian Moons eXploration) Японское агентство аэрокосмических исследований JAXA планирует на сентябрь 2026 год. Прибыв в окрестности Красной планеты в 2027 году, космический аппарат MMX станет искусственным спутником Марса и будет исследовать его Луны.
На Фобос будет высажен ровер, и с этой ближней Луны на Землю к 2031 году предполагается доставить примерно 10 граммов образцов грунта. Если в них обнаружат марсианские минералы и дефицит летучих элементов, это подтвердит гипотезу о том, что спутники возникли из обломков Красной планеты, а не из захваченных астероидов. А поскольку Фобос и Деймос имеют схожие спектры, данные по Фобосу помогут понять эволюцию обоих спутников.
В отличие от Фобоса, изучение Деймоса будет вестись дистанционно. MMX совершит серию близких пролетов для создания высокоточных карт поверхности. Ученые будут искать следы обновления поверхности и структурные аномалии, вызванные циклами разрушения и повторного объединения.
Состав элементов поверхности Деймоса изучат такие инструменты, как спектрометр MEGANE. Он позволит подтвердить, состоит ли эта луна из того же «вторичного» материала, что и Фобос.
Предложенная теория опирается на сложные гравитационные взаимодействия и резонансы, которые сформировали нынешние орбиты спутников. MMX проведет точные измерения гравитационного поля Фобоса и Деймоса. Это позволит восстановить историю их движения и определить, мог ли Деймос менять свою форму и орбиту под воздействием обломков.
Хёдо, член команды MMX, отмечает, что идея сесквинарной катастрофы может стимулировать разработку нового плана наблюдений, но это будет зависеть от стратегии миссии. Будем ждать результатов!
Какие еще секреты скрывают спутники Марса и сама планета в целом — собрали все, что нужно знать.
Самое популярное
