Спутники Марса образовались из-за удара астероида

Фобос и Деймос, скорее всего, образовались из вещества, выброшенного с поверхности Марса после удара астероида.
Иллюстрация NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M University.

Робин Кэнап (Robin Canup) и Джульен Сэлмон (Julien Salmon) из Юго-западного научно-исследовательского института, США, вычислили, что для возникновения Фобоса и Деймоса достаточно столкновения Марса с объектом размером с Весту или Цереру. Такая модель образования спутников Красной планеты лучше всего объясняет их наблюдаемые свойства. Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science Advances.

Учёные давно спорят о происхождении лун Красной планеты. Есть три возможных варианта. Первый: Фобос и Деймос могли образоваться рядом с Марсом так же, как и он, то есть из протопланетной пыли. Второй: они могут оказаться астероидами, захваченными притяжением Марса. Наконец, эти тела могли сконденсироваться из вещества, выброшенного при столкновении планеты с каким-то другим телом.

При этом Фобос и Деймос расположены очень близко к поверхности планеты и движутся по почти круговым орбитам, лежащим в плоскости марсианского экватора. Эти факты лучше всего согласуются с третьей гипотезой. К слову, именно так когда-то образовалась Луна, об этой теории "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали.

Однако попытки смоделировать "космическое ДТП" наталкивались на трудности. Из расчётов следовало, что для образования каких бы то ни было спутников нужно столкновение с телом, сопоставимым по размерам с самим Марсом (или Протомарсом, как предпочитают говорить специалисты, имея в виду, что речь идёт об очень ранней юности планеты).

Проблема в том, что в этом случае выбрасывается много вещества, из которого должны образоваться массивные спутники. Их гравитация беспощадна к таким крошкам, как "Страх" и "Ужас" (именно так переводятся названия марсианских спутников). Нынешние луны Марса либо упали бы на планету, либо слились с одним из крупных "собратьев". Напомним, что диаметр Фобоса всего 23 километра, а Деймоса – 12 километров. Для сравнения: диаметр Луны превышает 3400 километров.

Кэнап и Сэлмон заподозрили, что дело здесь в несовершенстве моделей. Они учли дополнительные факторы, влияющие на процесс, и внесли другие улучшения.

Сначала авторы заново рассчитали свойства диска, необходимые для рождения Фобоса и Деймоса. При этом они в беспрецедентных подробностях моделировали гравитационное взаимодействие получающихся спутников между собой. Затем учёные выяснили, какое столкновение могло бы породить такой диск, используя вычислительный метод, известный как гидродинамика сглаженных частиц.

В результате оказалось, что размер столкнувшегося с Марсом тела нужно пересмотреть. По своим габаритам оно должно быть похоже скорее на Весту или, в крайнем случае, Цереру.

 

Напомним, что диаметр Весты составляет около 525 километров, а Цереры – 945 километров. Для сравнения: диаметр Марса около 6800 километров. Следовательно, астероид, ударивший в Красную планету, примерно в десять раз меньше её по диаметру и в тысячу раз – по массе.

Столкновение именно с таким объектом порождает облако обломков, которое способно породить марсианские луны. В модели авторов внутренняя часть диска конденсируется в крупные спутники, которые, снижаясь по спирали, в конце концов падают на Марс. А вот из внешней его части образуются Фобос и Деймос.

Важно, что при столь малом размере незваного гостя спутники образуются в основном из марсианского грунта, а не из вещества астероида. Следовательно, химический состав Фобоса и Деймоса должен имитировать марсианский по большинству параметров.

Впрочем, обязаны быть и некоторые отличия. Красная планета весьма богата водяным льдом, а вот спутники должны получиться "сухими". Это связано с тем, что выброшенное с поверхности Марса вещество было раскалённым.

Прямой химический анализ грунта марсианских спутников – дело будущего. К сожалению, российская миссия "Фобос-Грунт" окончилась неудачей.

Однако Японское аэрокосмическое агентство (JAXA) уже приступило к созданию аппарата MMX, который должен совершить то, что не удалось российскому зонду. Запуск межпланетной станции запланирован на 2024 год, а возвращение на Землю капсулы с грунтом Фобоса – на 2029 год. Тогда и станет ясно, был ли этот объект ранее частью Красной планеты.

К слову, "Вести.Наука" также писали о том, что и версию столкновения Марса с крупным телом рано сбрасывать со счетов. Не обошли мы внимаем и современность марсианских лун, рассказав, как Деймос разваливается на части.

Сегодня