Предложено новое объяснение происхождения спутников Марса

Марсианские луны Фобос и Деймос могут быть остатками астероида, который слишком близко подошел к Марсу и был уничтожен его гравитацией. Объяснение, подкрепленное суперкомпьютерным моделированием, может разрешить давний спор между двумя вариантами, оба из которых имеют существенные недостатки. Исследование опубликовано в журнале Icarus.

Существование Фобоса и Деймоса долгое время озадачивало астрономов, и чем внимательнее кто-то смотрит, тем более запутанной становится эта пара. Согласно одному объяснению, эта пара — астероиды, захваченные марсианской гравитацией. Согласно другому, они состоят из материала, выброшенного, когда более крупный астероид врезался в Марс, как уменьшенная версия процесса, который, как считается, создал нашу собственную Луну. К сожалению, каждое из объяснений объясняет противоположные половины того, что, как мы думаем, мы знаем о Деймосе. 

Джейкоб Кегеррейс из Исследовательского центра Эймса НАСА возглавляет команду, которая предлагает более крупный астероид, который приблизился так близко к Марсу, что гравитационные эффекты уничтожили его, а Фобос и Деймос образовались из некоторых обломков. Эймс работает в Кремниевой долине, и Кегеррейс и соавторы, похоже, переняли часть языка, заявив, что астероид был «разрушен», эвфемизм, который в данном случае может быть приравнен к «сопутствующему ущербу». 

Идея сразу же привлекательна, поскольку она решает основные проблемы каждой предыдущей истории происхождения. Фобос и Деймос, по-видимому, состоят из материала, который гораздо больше похож на астероиды, чем на марсианскую кору, что не имеет смысла, если они были выброшены с поверхности Красной планеты. С другой стороны, их орбиты в значительной степени круговые и выровнены с экватором, что очень необычно для захваченных объектов.

Если астероид был разорван над Марсом, то более мелкие объекты, которые образовались из остатков, имели бы правильный состав, а также могли бы иметь круговые орбиты. В конце концов, остальной материал, который не попал на такие стабильные орбиты, либо приземлился бы на Марсе, либо в конечном итоге покинул бы систему.

Как бы это ни казалось аккуратным, ответы, которые, как кажется, объединяют лучшее из обоих миров, часто имеют свои собственные проблемы. Кегеррейс и соавторы провели обширное моделирование, чтобы увидеть, будет ли астероид подходящего размера «разрушен» таким образом, и приведет ли это к результату, который мы видим.

Они нашли эту идею правдоподобной. Большинство фрагментов покинут систему в течение астрономических временных масштабов, но если астероид был примерно в два раза меньше Весты, то этого было бы достаточно для того, чтобы образовались две луны.

Первоначально обломки среднего размера врезались бы друг в друга в естественной версии синдрома Кесслера. Это стало бы диском, который мог бы немного напоминать кольца Сатурна. Ранние столкновения происходили бы на высоких относительных скоростях, в результате чего обломки распадались. 

Однако, как только медленное влияние гравитационных сил вывело объекты на схожие орбиты, части начали бы слипаться, когда они сталкивались друг с другом, потому что их движения были бы очень похожи. Постепенно диск объединился бы в небольшое количество лун. Фобос медленно мигрирует внутрь к Марсу и в конечном итоге врежется в него , в то время как Деймос движется в другую сторону. Они, предположительно, сформировались гораздо ближе друг к другу, но если бы третья луна образовалась ближе, чем Фобос, она бы уже была уничтожена, в то время как другая за Деймосом, возможно, в конечном итоге ушла.

Моделирование показывает, что такой сценарий правдоподобен для различных начальных условий с точки зрения массы разрушенного астероида, скорости, наибольшего сближения с Марсом и вращения, последнее из которых оказывается на удивление важным. Чем ближе к Марсу приближался астероид, тем больше его было бы захвачено в диски, и, следовательно, тем меньше он мог быть изначально.

«Интересно исследовать новый вариант создания Фобоса и Деймоса — единственных лун в нашей Солнечной системе, которые вращаются вокруг каменистой планеты, помимо Земли», — сказал Кегеррейс. «Более того, эта новая модель делает различные прогнозы о свойствах лун, которые можно проверить с помощью стандартных идей для этого ключевого события в истории Марса».

Исходный астероид в этом сценарии также может быть намного меньше, чем тот, который требуется для создания диска обломков в случае столкновения. Поскольку астероиды среднего размера встречаются чаще, чем очень крупные, это также делает сценарий более вероятным.

Миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) 2026 Martian Moons eXploration (MMX) даст нам гораздо более подробное представление о составе лун, особенно Фобоса. Анализ каждой луны должен разрешить возможность гипотезы ударника. Если Кегеррейс и коллеги правы, две луны также должны быть более похожи по составу, чем мы ожидали бы, если бы они были двумя независимо захваченными астероидами. Однако в некоторых сценариях более крупная луна изначально образовалась из диска, прежде чем врезаться в Марс и выбросить новый диск, который стал Фобосом, и в этом случае внутренняя луна должна смешать астероид и марсианский материал.

Команда планирует потратить время, пока MMX не достигнет лун, на составление более подробных прогнозов о составе Фобоса, которые будут сверены с данными, полученными в ходе миссии по прибытии.