Фобос и деймос спутники: 9 фактов о Фобосе и Деймосе |

Содержание

Спутники Марса: история открытия, название, характеристики

У красной планеты всего два спутника – это (по общему мнению) астероиды Фобос и Деймос. На их названия, как и на названия многих небесных тел, наложила отпечаток греческая мифология. Фобос – это бог страха, а Деймос – бог ужаса.

Фото: 13 Новостей.ru13 Новостей.ru

Открытие спутников Марса

Видео дня

В далёком 1877 году Асаф Холл поставил перед собой цель: выследить марсианские спутники. Для её достижения он исследовал участок неба вокруг планеты с помощью телескопа, находясь в Военно-морской обсерватории США. Изначально был открыт Деймос: это случилось 12 августа 1877 года. Ещё через шесть дней – 18 августа – был обнаружен Фобос. Случилось это именно в тот момент, когда Земля находилась максимально близко к Марсу. Подобное сближение двух планет происходит раз в 15 лет, и Холл действительно долго ждал этого сближения.

Названия спутникам Асаф давал лично, и на то, чтобы выбрать самые подходящие среди всех предложенных, ушло полгода. Холл даже переписывался с рядом учёных, чтобы спросить у них совета по этому поводу. Интересно, что рефракторный телескоп, с помощью которого они были найдены, находится в обсерватории до сих пор.

Тем не менее, Холл стал выискивать спутники не просто так. Ещё раньше, в 1611 году, об их существовании выдвинул гипотезу Иоганн Келлер. Конечно, в то время он не мог их самостоятельно обнаружить, но раз предположение было озвучено, значит, позже его стали проверять на подлинность. Чтоб отметить вклад Келлера в историю, в его честь были названы кратеры на Марсе и на Луне.

Ещё один интересный факт связан с тем, что примерную массу спутников красной планеты рассчитал в «Путешествии Гулливера» Джонатан Свифт. Руководствовался он при этом исключительно своим воображением. До Холла найти спутники пытались У. Гершель (1783 год) и И. Генрих (1830 год), но недостаточно мощное оборудование не позволило им этого сделать.

Обратимся к мифологии. Как уже говорилось, Фобос и Деймос – боги ужаса и страха, и они не просто были связаны с богом войны, но и являлись его сыновьями. У греков бога войны называли Аресом, у римлян же, во многом заимствовавших греческую мифологию, он уже назывался Марсом. Прозвали планету так в первую очередь из-за красного цвета поверхности, который прочно ассоциировался с цветом крови. Арес же, как бог войны, не понаслышке знал, что такое кровь. Первые снимки Фобоса и Деймоса удалось получить в 1894, а в 1896 году их число существенно увеличилось благодаря Костинскому.

Фобос и Деймос — спутники Марса

Сложность в нахождении спутников заключалась прежде всего в том, что они очень маленькие. И действительно, размер Фобоса – всего 22 километра, а Деймоса и вовсе 13. Это самые мелкие спутники во всей солнечной системе. Если учесть, что они вытянутой формы, не характерной для спутников, то и вовсе появляются сомнения в том, что они ими действительно являются. Внешне они больше похожи на картофель.

Прицельно исследовательских миссий на спутниках ещё не проводилось. Не потому, что этого не планировалось вовсе, а потому, что каждый раз эти миссии заканчивались плачевно. Находясь на экваторе красной планеты, разглядеть спутники можно без труда. Интересно, что оба астероида смотрятся с поверхности гораздо меньше нашей Луны. Например, Фобос будет восприниматься как примерно её треть.

Чем дальше от экватора находиться, тем меньше вероятность увидеть этот спутник. На полюсах Марса его нельзя разглядеть совсем. Деймос же и вовсе не воспринимается как близкий объект. С поверхности можно подумать, что это очень яркая звезда или другая планета Солнечной системы. Для сравнения: мы так же наблюдаем Венеру с Земли.

Можно одновременно увидеть оба спутника в небе, причём, они будут двигаться навстречу друг другу. Оба достаточно яркие, и на экваторе их освещения достаточно, чтобы видеть тени от предметов. Угловой размер Фобоса составляет восемь на двенадцать угловых минут, а Деймоса – всего две минуты. С Марса размер Солнца равен примерно двадцать одной минуте. Сопоставление этих параметров позволяет сделать один простой вывод: солнечных затмений на красной планете не бывает. Спутники настолько маленькие, что их размер просто не в состоянии покрыть размер звезды.

Но в то же время, хоть ни один из них и не в состоянии «загородить» собой солнце, гораздо чаще их траектории накладываются друг на друга, а потому иногда кажется, что Фобос «путешествует» по солнцу чуть ли не каждую ночь. Исследования массы, плотности и химического состава спутников показали, что по всем основным признакам они сходны с астероидами C- и D-типа. Фобос – так и вовсе представляет из себя множество огромных космических камней, которые друг к другу притянуло силой гравитации. Поверх этих плотно прижатых притяжением мелких астероидов находится толстый стометровый слой реголита. Более того, вся поверхность Фобоса испещрена кратерами разного размера.

Спутники Марса существуют совершенно в другом ритме, чем наша Луна. Фобос движется с Запада и на Восток, но при этом он гораздо быстрее делает оборот по своей орбите. В среднем этот путь занимает у спутника семь часов и сорок минут. Представьте себе, что Луна бы выходила в небо три раза за сутки.

Деймос же, напротив, оборачивается гораздо дольше – практически три дня ему нужно, чтобы совершить полный оборот. Примечательно, что орбиты у них практически идентичны по расстоянию. Разница лишь в том, что Деймос движется очень медленно. Для сравнения: скорость движения Фобоса – 6,2 километра в секунду, а Деймоса – 3,9 километра в секунду.

Как и Луна, спутники всё время повёрнуты к Марсу только одной своей стороной. Связано это с тем, что астероиды приливно заблокированы. Как мы уже выяснили, Фобос движется гораздо быстрее, и это чревато: радиус орбиты постоянно сужается, и в далёком будущем спутник слишком сильно приблизится к поверхности красной планеты. Что будет тогда? Его разорвёт. В среднем Фобос становится ближе к красной планете на 10 сантиметров ежегодно.

Поверхность Фобоса испещрена кратерами и является прямым подтверждением тому, что он много раз сталкивался с другими астероидами и иными космическими телами. Он настолько пористый, что, по подсчётам исследователей, полые области составляют до 45 процентов всего объёма. Самый крупный кратер Фобоса носит имя Стикни Холл – супруги Асафа Холла. С поверхности Марса кратер можно разглядеть без техники, просто взглянув на спутник невооруженным глазом.

Приближение Фобоса позволило учёным предположить, что подобные ему спутники были и раньше. Об этом свидетельствуют многочисленные крупные кратеры на экваторе Марса.У Деймоса обратная ситуация. Он расположен гораздо дальше (в два раза дальше от Фобоса), и, напротив, отдаляется от Марса. В этом он больше похож на Луну, чем на своего «брата». Постепенно он становится всё дальше и дальше, и не исключено, что однажды он настолько отдалится, что гравитация Марса больше не сможет удерживать его, и он отправится «в свободное плавание» в космосе.

Образование спутников Марса

Учёные не могут однозначно сказать, откуда спутники и как они возникли. Но исходя из анализа состава и строения астероидов, можно предположить, что они попали к Марсу из главного астероидного пояса. На данный момент орбиты у спутников красной планеты круглые, почти одинаковые, но для того, чтобы Марс смог их «захватить», изначально они должны были быть вытянутыми.

Спорным был вопрос о том, как Марс смог захватить Фобос. Атмосфера планеты стала слишком тонкой, чтобы она могла притянуть и удерживать такой большой объект. Но есть предположение, которое мы уже озвучивали выше: из-за того, что Фобос состоял из нескольких астероидов и не являлся однородным целостным космическим камнем, его легче было захватить. Возможно, он сам отделился от более крупного астероида. Автором этой теории стал астроном Джеффри Лэндис.

Альтернативная теория гласит, что Фобос был захвачен Марсом вследствие столкновения с крупным астероидом иного происхождения или даже с самой красной планетой. Вследствие столкновения Фобос просто выбросило на марсианскую орбиту. Эта гипотеза появилась вследствие исследования химического состава Фобоса. В нём были обнаружены филлосиликаты, которые можно выявить при воздействии инфракрасного света, и они куда более характерны для поверхности красной планеты, чем для строения астероидов. Именно поэтому учёными был сделан вывод: Фобос сталкивался с поверхностью Марса ранее.

Ещё одна интересная версия: и Фобос, и Деймос – части одного и того же огромного астероида, который однажды столкнулся с Марсом. Считается, что это столкновение было столь сильным, что чужеродное космическое тело пробило Марс, прошло через него навылет. Вследствие этого колоссального катаклизма тонны космического мусора, в том числе камни, отколовшиеся от астероида, пыль с поверхности Марса, осколки и части грунта были выброшены в орбитальное пространство планеты. Уже здесь и произошло под действием гравитации формирование спутников. Этим объясняется сходность состава Фобоса и грунта с поверхности Марса.

Ещё одна догадка – Фобос и Деймос были единым целым. Они составляли крупный блуждающий астероид, который захватил Марс, но впоследствии, из-за столкновения с другим астероидом, он раскололся надвое. Пожалуй, дальше всех в своих предположениях ушёл советский астрофизик Школовский. Он активно выступал за то, что на самом деле оба спутника – ничто иное как замаскированные космические корабли инопланетян.

Он достаточно долгое время анализировал химический состав Фобоса и его полость и пришёл к выводу, что под толстым слоем космической пыли можно обнаружить космический корабль. Шкловский полагал, что судно атаковали, подвергли обстрелу, отчего оно пришло в негодность.

Астрофизик настолько проникся своей идеей, что требовал доступ к секретным материалам НАСА. Он был уверен, что найдёт среди них подтверждение своей правоты. В честь Шкловского и его приверженности к своему делу был назван кратер на Фобосе.

Танатос

Мы уже говорили о том, что, скорее всего, гибель Фобоса неминуема. Он уже на данный момент находится на критически близкой точке к Марсу (в пределе Роша). В дальнейшем радиус его движения продолжит сокращаться, что приведёт либо к взрыву спутника, либо к его падению, либо к тому, что он остановится (что всё равно повлечёт за собой предыдущие два сценария).

Конечно, этот катаклизм сильно скажется на Марсе. Велика вероятность того, что его поверхность будет сильно разрушена, поменяется геологическая карта. Но в масштабах наших жизней до этого момента ещё очень много времени – около двенадцати миллионов лет.

Тем не менее, сам факт того, что это случится, натолкнул учёных на вполне резонную мысль: а что если это уже когда-то было? Что если был другой спутник, который постигла та же участь?

Это абстрактное тело, которое, возможно, существовало, решили прозвать Танатосом. Опять же, не обошлось без мифических отсылок. Танатос – это бог смерти, которому покланялись спартанцы. Эта мысль породила ещё одно предположение: что если на Марсе всё же существовала жизнь, и именно падение Танатоса послужило причиной её исчезновения? Из-за взрыва и падения спутника атмосфера, пригодная для жизни, исчезла. Кроме того, Танатос мог нарушить теплообмен в ядре Марса. Если предположить, что самый большой кратер – Эллада – след столкновения с Танатосом, то можно сделать вывод: Танатос был размером примерно с Фобос.

Искусственные спутники Марса

Марс обзавёлся и такими! Естественно, первые из них были направлены для того, чтобы выяснить, есть ли жизнь на Марсе или нет, провести научные исследования атмосферы, поверхности и грунта. Всего таких спутников три – «Марс-2», «Марс-3» и «Маринер-9».

Последний и вовсе должен был заснять на видео более семидесяти процентов поверхности красной планеты для появления карты Марса. Опытным путём удалось выяснить, что первая космическая скорость для марсианских спутников приравнивается к трём с половиной километрам в секунду.

Самый «новый» искусственный спутник MAVEN был запущен совсем недавно – в 2014 году. Инициатором запуска выступили НАСА. Каждый спутник размещён на собственной эллиптической орбите, которая не пересекается с другими.

Спутники Марса их фотографии и описание

Сравнительные размеры

Планета Марс имеет спутники Деймос и Фобос, которые, как считается, представляют собой захваченные астероиды. Фобос и Деймос были обнаружены в 1877 году Асафом Холлом и впоследствии были названы в честь греческих богов. Вполне возможно, что Марс может иметь на своей орбите спутники размером меньше, чем 50 — 100 метров и кольцо пыли между Фобосом и Деймосом, но пока ничего этого не было обнаружено.

Содержание:

1 Открытие
2 Спутники в мифологии
3 Видимость спутников с Марса
4 Строение
5 Интересные факты о Фобосе и Деймосе
6 Влияние Марса
7 Информация про спутники Марса
8 Происхождение
9 Альтернативная гипотеза образования
10 Солнечные затмения на Марсе

Открытие

Фобос

Асаф Холл, астроном открывший спутники Марса, первоначально обнаружил Деймос 12 августа 1877 около 7:48 UTC, а Фобос 18 августа 1877 года, в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, округ Колумбия, примерно в 9:14 по Гринвичу. В то время, он занимался тем, что сознательно искал марсианские луны. Телескоп, с помощью которого открыли луны — 66 см рефрактор. В 1893 году он был перемонтирована и поставлен в новый купол, где и остается до сих пор.

Спутники в мифологии

Изображение Деймоса полученое космическим аппаратом MRO в 2008 году

Греческий бог Фобос — страх и греческий бог Деймос — ужас, сопровождали в бой отца Ареса — бога войны. Арес, у римлян он был известен как Марс.

Многие считают, что Асаф Холл назвал спутники Марса, однако имена спутникам были предложены Генри Маданом и взяты из греческой мифологии.

Видимость спутников с Марса

Фобос скрывается за отрогами горы Шарпа

Если смотреть с поверхности Марса, то спутники видны хорошо. Чтобы их увидеть необходимо находиться вблизи экватора планеты, с этой позиции Фобос будет иметь размер, примерно, треть от полной Земной Луны. Его угловой размер 8 на 12 угловых минут. Он выглядит меньше, когда наблюдатель находится дальше от экватора Марса, и полностью невидим (находится всегда за горизонтом) в районе полярных шапок Марса.

Снимок марсохода Curiosity 1 августа 2013 года. На изображении видны спутники Марса: Фобос и Деймос в одном кадре!

Деймос больше похож на яркую звезду или планету, для Марсианского наблюдателя он немного больше, ярче чем Венера, на небосклоне Земли и имеет угловой диаметр около 2 минут. Угловой диаметр Солнца на Марсе составляет около 21 угловой минуты. Таким образом, на Марсе нет полноценных Солнечных затмений, как на Земле, спутники слишком малы, чтобы полностью покрыть солнечный диск. С другой стороны, частичные солнечные затмения Фобоса (можно даже сказать: транзит по диску Солнца) очень распространены и происходят почти каждую ночь.

Строение

Самый большой из так называемых Монолитов на Фобосе возвышается, примерно, на 85 метров над окружающим ландшафтом

Основываясь на данных по массе, плотности и составу, строение спутников полностью соответствует небольшим астероидам. За исключением того, что из-за низкой плотности Фобоса, последний, скорее всего, представляет чуть ли не кучу камней, скрепленных слабой гравитацией спутника. Их поверхность покрыта 100 метровым слоем реголита и сильно “усыпана” кратерами.

Интересные факты о Фобосе и Деймосе

Фобос и Юпитер

Движения спутников очень отличаются от движений нашей собственной Луны. Фобос восходит на Западе и заходит на Востоке, совершая 1 оборот всего за 7 часов 40 минут, в то время как Деймос, находясь в непосредственной близости от синхронной орбиты, также поднимается на востоке, но очень медленно. Несмотря на 30-часовую орбиту, путь Деймоса по небосводу Марса занимает 2,7 дня, чтобы зайти на Западе. Наклонение орбиты Фобоса и Деймоса к экватору Марса составляет около 1 градуса. Масса этих крошечных лун имеют весьма небольшая: 10 и 2×10*15 килограмм соответственно.

Влияние Марса

Фобос проходит перед Деймосом

Естественные спутники Марса приливно заблокированы гравитацией планеты (как наша Луна) и всегда обращены к нему одной стороной. Поскольку Фобос вращается вокруг Марса быстрее, чем сама планета, приливные силы медленно, но неуклонно снижают радиус его орбиты.

В какой-то момент, в будущем, когда он приблизится к Марсу достаточно близко и приливные силы разорвут Фобос. Несколько кратеров на поверхности Марса, расположенные недалеко от экватора, показывают, что, возможно, у планеты было много других мелких спутников, которых постигла участь ожидающая Фобос, а также то, что марсианская кора успела сместиться между этими событиями. Деймос располагается достаточно далеко от планеты, и его орбита все время медленно увеличивается, как и в случае с нашей собственной Луной.

Информация про спутники Марса

Имя	Размеры (км)	Масса (кг)	Большая полуось орбиты (км)	Период обращения (ч)	Скорость движения в км/с
Фобос	22.2 км (27 × 21,6 × 18,8) км	10.8 × 10 15	9,377 км	7.66	6,2
Деймос	12.6 км(10 × 12 × 16) км	2 × 10 15	23,460 км	30.35	3,94

Происхождение

Астероид Гаспра, Фобос и Деймос

Происхождение марсианских лун остается спорным. Поверхность спутников имеет много общего с углеродистыми астероидами С-типа, а спектр, альбедо и плотность очень похожи на астероиды С- или D-типа. На основе их сходства, сегодня главенствует гипотеза о том, что обе луны могли быть захвачены из главного пояса астероидов.

Фобос — спутник Марса, фотография Viking Orbiter 1, от 16 сентября 1976 года.

Оба спутника имеют почти круговые орбиты, лежащие почти точно в экваториальной плоскости Марса, и, следовательно, теории, их захват требует, чтобы они первоначально двигались по очень вытянутой орбите, которая затем за счет сопротивления атмосферы и приливных сил планеты приобрела текущий вид. Хотя не ясно, каким образом произошел захват Деймоса. Захват также требует рассеивание энергии (при переходе на другую орбиту) и нынешняя атмосфера Марса слишком тонкая, чтобы захватить такой объект как Фобос атмосферным торможением. Астроном Джеффри Лэндис отметил, что захват мог произойти, если первоначальное тело было двойным астероидом, которое потом разделилось в результате действия приливных сил планеты.

Одна из лучший фотографий, цвета усиленны для контрастности

Фобос может быть объектом второго поколения, т.е. он мог уже сформироваться на орбите планеты, уже после самого формирования Марса, а не быть сформированным одновременно с планетой.

Альтернативная гипотеза образования

Анимация солнечного затмения Фобосом

Другая гипотеза образования спутников утверждает, что Марс когда-то был окружен множеством тел, размерами с текущие спутники, которые были выброшены на его орбиту в результате столкновения с большой планетезималью. Высокая пористость Фобоса (плотность 1,88 г/см3 и пустоты, которые составляют от 25 до 35 процентов от объема) говорят не в пользу астероидного происхождения.

Наблюдения Фобоса в инфракрасном спектре показывают, что он, главным образом, содержит филлосиликаты, которые хорошо известны на поверхности Марса. Его спектры отличаются от, всех классов хондритов, — метеоритов астероидного происхождения. На основании этих данных, Фобос сформировался из материала, который выбросило на орбиту планеты, при столкновении Марса с астероидом или другим крупным телом.

Солнечные затмения на Марсе

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 33481

Запись опубликована: 19.09.2013
Автор: Максим Заболоцкий

Загадка марсианских спутников

Михаил Эфроимский
«Троицкий вариант — Наука» №5(324), 9 марта 2021 года

Изучение орбит спутников Марса и моделирование их изменений в далеком прошлом, по всей видимости, позволяет раскрыть загадку их происхождения. Соответствующая публикация появилась в Nature Astronomy от 22 февраля [1]. Чтобы разобраться в этом исследовании, мы побеседовали с одним из авторов статьи, Михаилом Эфроимским из Морской обсерватории США (US Naval Observatory), который считает, что на сегодняшний день у нас попросту нет другого сценария, объясняющего, откуда взялись две похожие луны.

Марсианские спутники Фобос (греч. φόβος ‘страх’) и Деймос (греч. δείμος ‘ужас’) были открыты соответственно 11 и 17 августа 1877 года (в год великого противостояния Марса) Асафом Холлом (Asaph Hall) из Морской обсерватории США. Их детальное изучение началось, конечно, гораздо позже. Первые фотографии Фобоса прислал «Маринер-7» в 1969 году (в год высадки американцев на Луну), а Деймоса — соответственно «Маринер-9» в 1971 году. Фобос (27×22×19 км) несколько больше Деймоса (16×12×10 км) и обращается вокруг Марса за 7,66 часа на высоте 6 тыс. км (большая полуось — 9 377 км), что намного ближе, чем в случае с любым другим спутником планеты в Солнечной системе (Деймос обращается за 30,35 часа, большая полуось его орбиты составляет 23 460 км). Оба спутника всегда повернуты к планете одной и той же стороной, как и наша Луна, т.е. приливно «заперты», но при этом расположены по разные стороны от так называемого синхронного радиуса — и это обстоятельство является ключевым в описании динамики этих спутников и в попытках смоделировать их происхождение.

Синхронный радиус — дистанция, при которой средняя угловая скорость движения расположенного там спутника равна угловой скорости вращения планеты (спутник, находящийся на такой орбите в плоскости экватора, как бы зависает над одной точкой; частный случай — круговая геостационарная орбита). Разумеется, для каждой планеты будет свой синхронный радиус (для Марса это 17 тыс. км), но Деймос ведет себя подобно нашей Луне — он находится на большом удалении и отстает при вращении Марса. Возникает приливный горб, увлекаемый быстро вращающейся планетой вперед по отношению к направлению на порождающий этот горб спутник. Взаимодействие опережающего горба с порождающим его спутником вынуждает последний постепенно отходить от планеты. В результате этого Деймос, подобно нашей Луне, движется по медленно раскручивающейся спирали (удаляется на 2 мм в год, а Луна — на 3,8 см).

Ближайший к Марсу Фобос, наоборот, движется по орбите быстрее, чем вращается марсианская поверхность под ним. Вызываемый Фобосом двойной приливный горб отстает от Фобоса, и взаимодействие Фобоса с этим горбом приводит к его дальнейшему сближению с Марсом. Через 30–35 млн лет Фобос должен упасть на планету, но, скорее всего, он еще до этого будет разорван мощными приливными силами, проходя предел Роша (радиус орбиты, на котором приливные силы центрального тела равны гравитационным силам, связывающим спутник воедино, в данном случае это 5,5 тыс. км).

Таким образом, разница между поведением Деймоса и Луны с одной стороны и Фобоса с другой определяется соотношением скорости вращения планеты и средней угловой орбитальной скоростью спутника (средним движением, как говорят астрономы).

Однако приливы, порождаемые планетой в самом спутнике, находящемся на эллиптической орбите, работают совершенно иначе. Если спутник, подобно Фобосу, Деймосу и нашей Луне, приливно «заперт», всё время обращен к планете одной стороной, то приливы в нем притягивают его к поверхности планеты. Таким образом, в случае спутника, находящегося выше синхронного радиуса (Деймос и Луна), возникает конкуренция: приливные горбы на планете их расталкивают, а приливы в спутнике сближают. Что победит?

Ответ определятся двумя факторами: эксцентриситетом орбиты и вытянутостью формы спутника. Почему эксцентриситетом? Да потому, что, окажись его орбита круговой — и двойной приливный горб на спутнике не менялся бы во времени. Не было бы в спутнике ни меняющейся во времени деформации, ни приливной диссипации. И этот статический прилив ни на что бы не влиял. А при ненулевом эксцентриситете горб периодически меняет свою форму и этим отнимает у системы энергию, влияя на ее орбитальное движение. При чем же здесь вытянутость формы спутника? При том, что синхронизованный спутник смотрит на планету одной стороной лишь в первом приближении. При наличии вытянутости он совершает небольшие «покачивания» в плоскости орбиты, называемые либрациями по долготе. Эти либрации усиливают приливную диссипацию — в нынешнем Фобосе более чем в два раза [2]. Прежде, когда эксцентриситет был куда выше, либрация могла усилить приливную диссипацию в Фобосе даже на два порядка и больше.

Спутники Марса могут оказаться как пришельцами-астероидами, так и сугубо «местными», родившимися вместе с планетой. Спектральный анализ их поверхностей дает сходство со спектрами, присущими некоторым классам астероидов. Это свидетельствует в пользу гипотезы об астероидном происхождении обоих объектов. Подобную версию подтверждает также низкая средняя плотность этих двух тел (когда-то спровоцировавшая Иосифа Шкловского на экстравагантную версию об искусственном происхождении спутников).

Против астероидной гипотезы говорит «аккуратность» орбит обоих спутников с низкой эллиптичностью и низким наклонением орбиты. Вообще, прилетевший по гиперболической траектории астероид либо просто промчится мимо планеты (слегка изменив параметры своей гиперболы), либо совершит какое-то количество сложных движений вблизи планетарной орбиты, но в итоге все-таки удалится (опять же по слегка измененной гиперболе).

Для постоянного захвата планетой (т.е. для перехода с гиперболы на эллипс с планетой в одном из центров) пришелец должен избавиться от излишней энергии. Приливное взаимодействие со звездой и планетой здесь не поможет, поскольку приливная диссипация — эффект слишком слабый по сравнению с масштабом задействованных энергий. Торможение в остатках околопланетного диска возможно, но этот диск присутствовал лишь на самой заре существования Солнечной системы и был короткоживущим. И, что особенно важно, попади в него Фобос и Деймос, их орбиты вскоре потеряли бы свою эллиптичность в результате сильной диссипации. По этой же причине их орбиты быстро утратили бы и наклонение по отношению к экватору. Между тем оба спутника сохранили некий остаточный эксцентриситет и некое остаточное наклонение. Добавим также, что без существенного эксцентриситета Фобос не сумел бы опуститься ниже синхронного радиуса. А если бы Фобос изначально был захвачен ниже этого радиуса, то он бы уже давно упал, влекомый приливными силами.

Существует еще один сценарий захвата, когда к планете приближается двойной астероид, и один из его компонентов захватывается, а второй «отстреливается», унося избыток энергии. Это не очень вероятный сценарий, и представляется еще менее вероятным, что у одной планеты он реализовался дважды.

Более правдоподобной версией является формирование Фобоса и Деймоса in situ, т.е. в окрестностях Марса. Как и в ситуации с захватом, здесь возникает проблема недолгой жизни спутника, оказавшегося ниже синхронного радиуса. Но в данном случае эта проблема решаема, если предположить, что Фобос и Деймос — фрагменты общего предка, большой луны, находившейся выше синхронного радиуса и развалившейся от столкновения с телом, прилетевшим извне. В рамках такого сценария оказывается возможным появление какого-то количества мелких и двух крупных осколков, один из которых мог обладать достаточно большим эксцентриситетом. А наличие такового, как выясняется, позволяет спутнику «пробить» синхронный радиус. И этому сильно способствует вытянутая форма осколка (каковой формой как раз и обладает Фобос).

Еще одно очевидное обстоятельство, определяющее эффективность приливной диссипации в системе (а стало быть и утечки кинетической энергии), — это диссипативные свойства Марса и его лун. Грубо (очень грубо!) говоря, из чем более вязкого материала сформировано небесное тело, тем большей диссипацией сопровождается его деформация. И если у нас имеются некоторые представления о внутренней структуре и параметрах Марса, то в случае его спутников авторам работы [1] пришлось рассматривать широкие диапазоны значений параметров, отвечающих за диссипацию. В этом смысле путеводной звездой стал огромный кратер Стикни, расположенный на Фобосе и по размеру (9 км) сопоставимый с размерами самого спутника. Масштаб кратера свидетельствует о сильнейшем столкновении, пережитом этой луной. Такое столкновение разрушило бы Фобос, будь он кучей камней, стягиваемой лишь собственной гравитацией. Но если материал Фобоса обладает небольшим сцеплением и ведет себя как более или менее вязкая среда, он мог бы устоять при таком ударе, деформировавшись, но не разлетевшись. Это наблюдение помогло с оценкой степени диссипации в Фобосе (и в Деймосе — в силу их относительного внешнего сходства).

Интегрирование их орбит вспять во времени показало, что Фобос действительно прошел сквозь синхронный радиус, и что в прошлом (от 1 до 2,7 млрд лет назад — в зависимости от закладываемых в модель приливных параметров) орбиты Фобоса и Деймоса пересекались. Или почти пересекались с учетом крохотного различия в наклонениях. Это обстоятельство служит весомым аргументом в пользу предположения о том, что они являются осколками общего предка.

Но кто был их предком? Есть две возможности. Это тело могло сформироваться возле Марса из первоначального диска, а могло появиться несколько позже в результате мегаудара, выбросившего на околомарсианскую орбиту часть марсианской породы (примерно так же, как и с гипотетической Тейей, послужившей причиной появления Луны у Земли). Но это уже совсем другая история.

Литература:
1. Bagheri A., Khan A., Efroimsky M. , et al. (2021) Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor // Nature Astronomy, 22 February 2021.
2. Efroimsky M. (2018) Dissipation in a tidally perturbed body librating in longitude // Icarus. 306: 328–354.

Фобос и Деймос: две луны из одного источника?

Запуск загадочной пары марсианских спутников Фобоса и Деймоса позволяет исследователям понять их возможное происхождение.

Недавнее исследование дает ключевую информацию о возможной «истории происхождения» двух крошечных спутников Марса, Деймоса и Фобоса.

Современная астрономия дает нам снимок, взгляд на нынешнее положение дел в Солнечной системе… но как обстояли дела в далеком прошлом? Существование двух крошечных спутников, вращающихся вокруг Марса, представляет особую дилемму для астрономов. Вблизи Фобос и Деймос напоминают крошечные деформированные захваченные астероиды… но как они попали на аккуратные орбиты, которые мы видим сегодня?

Фобос (большая луна) и Деймос, снятые вместе орбитальным аппаратом ЕКА Mars Express. Авторы и права: ESA/DLR/FU Berlin

Новое исследование, проведенное Институтом геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, Институтом физики Цюрихского университета и Военно-морской обсерваторией США, недавно опубликовано в февральском выпуске журнала Nature: Astronomy за 2021 г. решил эту проблему, с интригующими результатами.

Орбита Фобоса и Деймоса против Mars Express и MRO. ESA

Любопытная история о двух марсианских лунах

Два спутника Марса были открыты американским астрономом Асафом Холлом с помощью недавно установленного 26-дюймового рефрактора в Военно-морской обсерватории США во время благоприятного противостояния в августе 1877 года. диковинные теории на протяжении многих лет. Склонные к математике теоретики утверждали, что у Марса должно быть две луны еще до открытия Холла, что соответствует экспоненциальной каденции Венеры (с нулем), Земли (с одной луной) и Юпитера (с четырьмя)… это утверждение известно в сатире Джонатана Свифта 1726 года9. 0003 Путешествия Гулливера , хотя, конечно, открытие в 1892 году спутника Юпитера Амальтеи 5 ^th нарушило эту изящную закономерность, отбросив это совпадение в сноски астрономической истории.

Но Фобос и Деймос продолжали вызывать споры вплоть до 20 ^го века. Русский астроном Иосиф Шкловский даже сделал странное заявление в 1958 году о том, что Фобос был искусственной космической станцией (!), повторяя более раннюю преднамеренную первоапрельскую мистификацию, устроенную популяризатором астрономии Вальтером Скоттом Хьюстоном, утверждающим то же самое. Самые первые взгляды на Фобос с Маринера 7 в 1969 и Деймос с борта Mariner 9 в 1971 году обнаружили более прозаически выглядящую пару естественных космических камней.

Фобос шириной 22 километра (13,7 мили), безусловно, уникален с точки зрения спутников: он обращается вокруг Марса каждые 7 часов 39 минут, всего в 6000 километров (3700 миль) над поверхностью Красной планеты, намного ближе, чем любая другая луна в солнечной системы по сравнению с ее основным хозяином. Это также означает, что, в отличие от Деймоса (и нашей Луны), Фобос вращается вокруг Марса быстрее, чем вращается планета на , а это означает, что, если смотреть с поверхности, он на самом деле поднимается за 9000 градусов.0003 запад и наборы восток . Деймос шириной 12 километров (7,5 миль) находится чуть выше синхронной орбиты Марса и совершает оборот вокруг Марса каждые 30 часов 20 минут.

История происхождения спутников Марса

За прошедшие годы появилось два конкурирующих сценария, объясняющих существование пары любопытных марсианских спутников:

Вариант 1: Это захваченные астероиды. Однако это маловероятно с точки зрения орбитальной механики, поскольку такие события имеют высокую энергию и не будут давать аккуратные и аккуратные орбиты с низкой эллиптичностью и малым наклонением орбиты, которые мы наблюдаем сегодня.

Вариант 2: Луны образовались вместе с Марсом на раннем этапе истории Солнечной системы, возможно, в результате единственной «протолуны» или гигантского столкновения с Марсом, подобно импактору, предложенному в «Гипотезе Тейи», который сформировал большую часть Земли. луна.

«Большинство спутников — большие и круглые объекты, а не маленькие и неправильной формы, как Фобос и Деймос», — сказал Амир Хан (Цюрихский институт геофизики) Universe Today . «Вот почему марсианские спутники изначально считались захваченными объектами из близлежащего пояса астероидов. Однако из-за динамических проблем, связанных с захваченными объектами, этот сценарий попал в немилость, в результате чего были выдвинуты модели формирования на месте».

Тонкие аспекты общей массы лун предсказывают, как будут развиваться их орбиты. Приливные силы действуют на спутники с течением времени, но полная энергия в системе в целом всегда остается постоянной в соответствии с законом сохранения углового момента.

«Существует критическая высота, которая называется синхронным радиусом», — сказал Майкл Эфроимски (Военно-морская обсерватория США) Universe Today. «Если Луна находится ниже синхронного радиуса, приливы планеты будут тянуть Луну вниз. Так обстоит дело с Фобосом»

Орбиты Фобоса и Деймоса в сравнении с пределом Роша для Марса и синхронной орбитой. Предоставлено: Дэйв Дикинсон

Для Марса синхронный радиус находится на высоте 17 032 км (10 583 мили) над поверхностью планеты. Фобос находится значительно ниже этого предела, а приливная сила Марса отстает от него и тянет его вниз. Деймос находится выше этого предела, и приливная сила ведет крошечную луну, мягко отталкивая ее от Марса. Движение Деймоса наружу составляет крошечные 2 миллиметра (0,08 дюйма) в год, медленнее, чем собственные 3,8 сантиметра (1,5 дюйма) нашей Луны в год. Деймос, вероятно, не сбежит с Марса за всю жизнь нашей Солнечной системы.

Исследовательская группа поставила вопрос о том, как могла выглядеть марсианская лунная система в прошлом, основываясь на снимке, который мы видим сегодня. Они разработали математическую модель распространения орбит лун во времени. Ведущий исследователь Амирхоссейн Багери (Институт геофизики, ETH Zurich) провел сотни численных прогонов эволюции орбит Фобоса и Деймоса в далеком прошлом.

«Неужели настолько определенно, что тело выше синхронного радиуса обречено улететь, а ниже — упасть обратно к планете?» говорит Ефроимский. В ходе моделирования исследователи поняли, что «в какой-то момент в прошлом орбиты Фобоса и Деймоса пересеклись», — говорит Эфроимский. В исследовании упоминается период времени от 1 до 2,7 миллиарда лет назад, когда орбиты лун пересекались.

«Пересечение орбит означает, что спутники произошли от общего предка», — говорит Багери. «Родительское тело, скорее всего, было разрушено ударником в течение упомянутого ранее промежутка времени. Сильно изрытая кратерами поверхность Марса указывает на то, что планета пострадала от многих таких объектов».

Конечно, определение этого времени зависит от знания точного состава лун, чтобы понять влияние приливных сил на них с течением времени.

Многие, если не большинство астероидов, которые мы видели вблизи, представляют собой рыхлые груды камней. Все дело в зависимости пористости от плотности: оба спутника Марса менее чем в два раза плотнее воды, что позволяет предположить, что они очень слабо собраны внутри. Эфроимски отмечает, однако, что у Фобоса есть один большой буквальный удар в пользу долговечности: большой кратер Стикни на одном конце Луны. Впервые увиденный Mariner 9 и названный в честь девичьей фамилии жены Асафа Холла Хлои Анджелины Стикни Холл, такой большой хит на самом деле не смог разрушить Луну.

Фобос, полученный орбитальным аппаратом «Викинг-1» в 1977 году. Кратер Стикни представляет собой большую ударную впадину на одном конце. Кредит: НАСА.

Еще одна часть головоломки также подтверждает происхождение спутников от столкновения с Марсом: исследование 2018 года, в котором упоминается бассейн Бореалиса в северном полушарии Марса как возможное место древнего удара, сформировавшего «протолуну», где-то около 4,5 миллиарда лет назад, очень рано в истории Солнечной системы.

Знание того, из чего состоят марсианские спутники, поможет узнать их судьбу в далеком будущем. Такие миссии, как Mars Express Европейского космического агентства, сфотографировали обе луны с близкого расстояния. Flybys также дает Mars Express небольшое гравитационное притяжение, что позволяет исследователям уточнить массы двух лун. Curiosity даже заснял несколько деформированных кольцеобразных солнечных затмений лун в 2019 году. , что позволяет астрономам уточнить наше понимание орбит лун.

Фобос проходит по диску Солнца, вид с марсохода Curiosity. НАСА/Лаборатория реактивного движения.

Путешествие на Марс 10 ноября 2084 года, и вы можете стать свидетелем прохождения Земли и Луны по лику Солнца… наряду с «затмением Фобоса»:

Mars InSight НАСА даже «видел» солнечные затмения вызвано прохождением Фобоса в крошечных провалах его сейсмического эксперимента по внутренней структуре (SEIS) … но оказывается, что эти события были вызваны не падением солнечной энергии, а падением температуры, вызванным прохождением Луны частично закрывая Солнце и немного охлаждая и вдавливая землю под посадочным модулем.

«Чтобы выполнить обратную интеграцию орбит, нам нужно подключить модели внутренних структур Марса и его спутников», — говорит Хан. «Именно здесь на помощь приходят InSight и Mars Express». InSight может исследовать внутреннюю часть Красной планеты, документируя «марсотрясения». Исследователи также могут исследовать внутреннюю структуру Марса и то, как его внутренняя масса деформируется и распределяется, тщательно анализируя орбиту космического корабля Mars Express.

Что на самом деле сказали бы исследователи хотел бы отправить посадочные модули к одной или обеим лунам и вернуть образцы на Землю для дальнейшего изучения. Россия попыталась сделать это, запустив в 2011 году миссию «Фобос-Грунт», которая не смогла покинуть околоземную орбиту из-за неисправного разгонного блока «Фрегат» и повторно вошла в атмосферу Земли 15 января 2012 года.

Пока у России туманные планы по попытаются осуществить последующую миссию «Фобос-Грунт-2» где-то в следующем десятилетии, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) может быть первым, с их миссией Mars Moons eXploration (MMX) по исследованию марсианской лунной системы, которая стартует в 2024 году. сопоставление состава двух лун может раз и навсегда подтвердить историю их происхождения. 900:05 Предлагаемая траектория миссии MMX. Кредит: ДЖАКСА.

«Анализ этого (возвращенного образца) покажет нам состав Фобоса», — говорит Хан. «Если окажется, что состав подобен Марсу, то это указывает на формирование на месте, тогда как если состав другой, это предполагает, что луны возникли в другом месте».

В далекое будущее

И да, пока крошечный Деймос отдаляется от Марса, Фобос обречен врезаться в Красную планету примерно через 40 миллионов лет. Он может столкнуться с планетой одним гигантским куском, или приливные силы Марса могут сначала разорвать ее в клочья. Фобос приближается к Марсу в пределах предела Роша на высоте 5470 километров (3400 миль) над поверхностью планеты, точки, внутри которой приливные силы от планеты превышают ее собственную внутреннюю целостность из-за гравитации. На поверхности Фобоса уже видны длинные бороздки, свидетельствующие о том, что он в настоящее время подвергается разрушению. Если это так, то на Марсе может ненадолго появиться кольцо в результате разрушения Фобоса в течение нескольких тысяч лет, что, возможно, заставит планету выглядеть в окуляре заметно иначе.

Вы даже можете обнаружить Деймос и Фобос для себя. Противостояние Красной планеты два раза в год — лучшее время, чтобы попробовать… но имейте в виду: Фобос +11,8 звездной величины и +12,9 звездной величины Деймос — сложные объекты для поимки, так как они никогда не уходят далеко от блестящего -2 звездной величины Марса. Лучше всего знать, когда данная луна находится в наибольшем удлинении, и использовать окуляр, оснащенный затемняющей полосой, чтобы скрыть из поля зрения сверкающий Марс.

Удивительно, но скоро мы узнаем, откуда взялись странные спутники Марса и что их ждет в далеком будущем.

Главное изображение предоставлено: Фобос против Марса, снимок с орбитального аппарата Европейского космического агентства Mars Express. Фото: ESA/DLR/Mars Express/Peter Masek

Нравится:

Нравится Загрузка…

Были ли Фобос и Деймос когда-то единой марсианской луной, которая разделилась? Маловероятно, говорит Новое Исследование

Происхождение Фобоса и Деймоса, двух марсианских спутников, было загадкой для астрономов. Эти два тела составляют часть размера и массы Луны, их диаметр составляет всего 22,7 км (14 миль) и 12,6 км (7,83 мили). Оба имеют быстрый орбитальный период, занимающий всего 7 часов, 39минут и 12 секунд (Фобос) и 30 часов, 18 минут и 43 секунды (Деймос), чтобы совершить полный оборот вокруг Марса. Оба они также имеют неправильную форму, что наводит многих на мысль, что когда-то они были астероидами, выброшенными из Главного пояса и захваченными гравитацией Марса.

Существует также теория о том, что Фобос и Деймос когда-то были одной луной, столкнувшейся с массивным объектом, в результате чего она раскололась (также известная как «гипотеза расщепления»). В недавней статье международная группа ученых во главе с Институтом космонавтики и астронавтики (ISAS) пересмотрела эту гипотезу. Они определили, что одна луна на синхронной орбите не произвела бы два спутника, как мы видим сегодня. Вместо этого, утверждают они, две луны вскоре столкнулись бы, образовав кольцо обломков, которое создало бы совершенно новую лунную систему.

Статья, описывающая их открытия, недавно появилась в Интернете и будет опубликована в The Planetary Science Journal . Исследованием руководил доктор Рюки Хёдо, научный сотрудник отдела наук о Солнечной системе в ISAS, входящей в состав Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). К нему присоединились исследователи из Института наук о Земле при Токийском технологическом институте, Института физики Paris Globe при Парижском университете и Группы орбитальной динамики и планет при Государственном университете Сан-Паулу.

Как уже отмечалось, вопрос о том, откуда взялись спутники Марса, в последние годы стал горячей темой для астрономов. Исторически астрономы склонялись к гипотезе захвата, согласно которой Фобос и Деймос когда-то были астероидами D-типа. Это астероиды, состоящие из богатых органикой силикатов, углерода и силикатов, не содержащих воды (безводных), внутри которых может быть водяной лед. Эта гипотеза в значительной степени мотивирована наблюдениями, которые выявили сходство в спектрах между астероидами D-типа и этими спутниками.

С другой стороны, Гипотеза Гигантского Столкновения утверждает, что ударный элемент столкнулся с Марсом, создав кольцо обломков вокруг планеты, которое срослось, образовав два объекта из кучи щебня. Это похоже на наиболее широко принятую теорию о том, как система Земля-Луна сформировалась миллиарды лет назад из-за столкновения с объектом размером с Марс по имени Тейя (также называемая гипотезой гигантского столкновения). Совсем недавно было высказано предположение, что Фобос и Деймос могут быть не первобытными объектами, возникшими в результате захвата или удара, а остатками распавшейся изначальной луны.

Эта теория была названа «гипотезой повторного использования кольца-луны», которая была выдвинута в статье 2021 года Амирхоссейном Багери и др. Согласно этой гипотезе, этот спутник-прародитель был разорван на части от 1 до 2,8 миллиарда лет назад либо приливными силами, либо ударом. Образовавшиеся обломки образовали кольцо вокруг Марса, которое в конечном итоге было переработано, чтобы сформировать Фобос и Деймос. Как заметили астрономы, эта модель представляет некоторые проблемы, в том числе тот факт, что на Марсе все еще будет система колец. Как объяснил д-р Хёдо Universe Today по электронной почте, он и его команда отметили, что есть и другие проблемы:

» Изучая приливную эволюцию лун в прошлом, Bagheri et al. (2021) нашли решение, что Фобос и Деймос когда-то могли иметь орбиты, которые пересекались бы друг с другом. Это их свидетельство: они говорят, что Фобос и Деймос когда-то были одной луной, которая разделилась, чтобы сформировать Фобос и Деймос. Обратите внимание, что если изменить параметры, управляющие приливной эволюцией, орбиты Фобоса и Деймоса в прошлом не пересекаются. Идея Bagheri et al. основан на их параметрах, которые приводили к пересечению орбит в прошлом. »

Чтобы проверить эту гипотезу, доктор Хиодо и его коллеги начали с предположения, что Фобос и Деймос когда-то были единым телом. Затем они провели численное моделирование, в котором сочетались геофизические модели и модели приливной эволюции системы Марс-спутник. Исходя из этого, сказал доктор Хиодо, они определили, что маловероятно, чтобы Фобос и Деймос произошли от одного объекта:

«Затем мы рассчитали последовательные орбитальные эволюции лун в прямом приближении трех тел (Марс-Фобос). -Деймос), который может точно рассчитать близкие встречи, гравитационные взаимодействия и столкновения между лунами. Мы обнаружили, что две луны, скорее всего (более >94 года). Это столкновение очень разрушительно (т. е. высокоскоростное столкновение), и таким образом две луны (Фобос и Деймос) катастрофически разрушаются».

Короче говоря, если бы Фобос и Деймос отделились от единой Луны-прародителя (от 1 до 2,7 миллиардов лет назад), они бы столкнулись в течение 100 000 лет. Это оставило бы на Марсе еще одно кольцо обломков, которое все еще было бы там сегодня, а не два его спутника неправильной формы, которые по своему составу напоминают астероиды. Эти результаты возобновили дебаты о том, откуда взялись спутники Марса, а также предполагают, что этот вопрос может быть не решен до тех пор, пока не будут отправлены миссии по возврату образцов для исследования марсианских спутников.

Несколько концепций миссий в настоящее время находятся на столе. В 2008 году Исследовательский центр Гленна НАСА начал изучение возможной миссии по возврату образцов, известной как концепция «Холла». Эта концепция класса New Frontiers будет выполнять возврат образцов с Фобоса и Деймоса. В январе 2013 года ученые из Стэндфордского университета, Массачусетского технологического института (MIT) и Лаборатории реактивного движения НАСА начали сотрудничество в рамках новой миссии Phobos Surveyor . Миссия в настоящее время находится на этапах испытаний с потенциальным окном запуска в 2023 и 2033 годах.

Художественная концепция японского космического корабля Mars Moons eXploration (MMX) с прибором НАСА для изучения марсианских спутников Фобоса и Деймоса. Кредиты: JAXA/NASA

В марте 2014 года НАСА предложило миссию класса Discovery под названием Phobos And Deimos & Mars Environment (PADME), которая должна вывести к 2021 году орбитальный аппарат на орбиту Марса для изучения Фобоса и Деймоса. Рассматривается концепция наследия под названием OSIRIS-REx 2 , в которой будут использоваться детали первых Миссия OSIRIS-REx (миссия по возврату образцов на астероид Бенну) и проведение миссии по возврату образцов с Фобоса и Деймоса. Помимо НАСА, другие космические агентства также надеются отправить автоматические космические корабли для исследования спутников Martain.

В 2015 году Японское аэрокосмическое исследование (JAXA) представило свою концепцию миссии по возврату образцов на Фобос, известную как «Исследование марсианских лун» (MMX). Эта миссия должна была провести облет Деймоса, прежде чем несколько раз приземлиться на Фобос, чтобы получить образцы — аналогично тому, что Hayabusa2 миссия совершила на астероид Рюгу. Эта миссия является международной по своему масштабу, в ней участвуют НАСА и ЕКА, и в настоящее время ее запуск запланирован на 2024 год, а образцы доставят на Землю через пять лет.

Россия планирует повторить свою предыдущую попытку отправить на Фобос миссию по возврату образцов под названием Фобос-Грунт (по-русски «Земля Фобос») в конце 2020-х годов. В 2015 году ЕКА приступило к оценке миссии по возврату образцов на Фобос под названием Phootprint, которую планировалось запустить к 2024 году. Первоначально эта миссия задумывалась как совместная работа ЕКА и «Роскосмоса», которые с тех пор расторгли свои соглашения о сотрудничестве из-за российского вмешательства. вторжение в Украину.

Из всех этих предложений становится ясно, что несколько космических агентств намерены исследовать спутники Марса в ближайшем будущем. Происхождение и последующая эволюция этих спутников считаются частью более широких усилий по исследованию и характеристике Марса. А пока обсуждение продолжается!

Дальнейшее чтение: arXiv

Нравится:

Нравится Загрузка…

Были ли Фобос и Деймос когда-то единой марсианской луной, которая разделилась? Маловероятно, говорит новое исследование

Мэтт Уильямс, Universe Today

Составное изображение Марса и двух его спутников, Фобоса (на переднем плане) и Деймоса (на заднем плане). Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны.

Существует также теория о том, что Фобос и Деймос когда-то были одной луной, столкнувшейся с массивным объектом, в результате чего она раскололась (так называемая «гипотеза расщепления»). В недавней статье международная группа ученых во главе с Институтом космонавтики и астронавтики (ISAS) пересмотрела эту гипотезу. Они определили, что одна луна на синхронной орбите не произвела бы два спутника, как мы видим сегодня. Вместо этого, утверждают они, две луны вскоре столкнулись бы, образовав кольцо обломков, которое создало бы совершенно новую лунную систему.

Эта теория была названа «гипотезой повторного использования кольцевой луны», которая была выдвинута в статье 2021 года Амирхоссейном Багери и др. Согласно этой гипотезе, этот спутник-прародитель был разорван на части от 1 до 2,8 миллиарда лет назад либо приливными силами, либо ударом. Образовавшиеся обломки образовали кольцо вокруг Марса, которое в конечном итоге было переработано, чтобы сформировать Фобос и Деймос. Как заметили астрономы, эта модель представляет некоторые проблемы, в том числе тот факт, что на Марсе все еще будет система колец. Как объяснил д-р Хёдо Universe Today по электронной почте, он и его команда отметили, что есть и другие проблемы:

«Изучая приливную эволюцию спутников в прошлом, Багери и др. (2021) нашли решение, согласно которому Фобос и Деймос могли когда-то иметь орбиты, пересекающие друг друга. Это их свидетельство: утверждение, что Фобос и Деймос когда-то были один спутник, который был разделен, чтобы сформировать Фобос и Деймос. Обратите внимание, что если вы измените параметры, которые контролируют приливную эволюцию, орбиты Фобоса и Деймоса в прошлом не пересекаются друг с другом. Идея Багери и др. основана на их параметры, которые приводили к пересечению орбиты в прошлом».

Чтобы проверить эту гипотезу, доктор Хиодо и его коллеги начали с предположения, что Фобос и Деймос когда-то были единым телом. Затем они провели численное моделирование, в котором сочетались геофизические модели и модели приливной эволюции системы Марс-спутник. Исходя из этого, сказал доктор Хиодо, они определили, что крайне маловероятно, что Фобос и Деймос произошли от одного объекта:

«Затем мы рассчитали последовательные орбитальные эволюции лун в прямом приближении трех тел (Марс-Фобос-Деймос). ), который может точно рассчитать близкие встречи, гравитационные взаимодействия и столкновения между лунами.Мы обнаружили, что две луны, скорее всего (более >90% случайно) сталкиваются друг с другом в течение очень короткого промежутка времени после разделения (4 года). Это столкновение очень разрушительно (т. е. высокоскоростное столкновение), и, таким образом, два спутника (Фобос и Деймос) катастрофически разрушаются». лет назад), они столкнулись бы в течение 100 000 лет. В результате на Марсе осталось бы еще одно кольцо обломков, которое сохранилось бы там и сегодня, а не два его спутника неправильной формы, которые по составу напоминают астероиды. споры о том, откуда взялись луны Марса, а также предполагают, что они могут не разрешиться до тех пор, пока не будут отправлены миссии по возврату образцов для исследования марсианских спутников.0005
Художественная концепция японского космического корабля Mars Moons eXploration (MMX) с прибором НАСА для изучения марсианских спутников Фобоса и Деймоса. Кредиты: ДЖАКСА / НАСА

Несколько концепций миссий в настоящее время находятся на столе. В 2008 году Исследовательский центр Гленна НАСА начал изучение возможной миссии по возврату образцов, известной как концепция Холла. Эта концепция класса New Frontiers будет выполнять возврат образцов с Фобоса и Деймоса. В январе 2013 года ученые из Стэндфордского университета, Массачусетского технологического института (MIT) и Лаборатории реактивного движения НАСА начали сотрудничество в рамках новой миссии Phobos Surveyor. Миссия в настоящее время находится на этапах испытаний с потенциальным окном запуска в 2023 и 2033 годах.

В марте 2014 года НАСА предложило миссию класса Discovery под названием Phobos And Deimos & Mars Environment (PADME), в рамках которой к 2021 году на орбиту Марса будет выведен орбитальный аппарат для изучения Фобоса и Деймоса. Рассматривается концепция наследия под названием OSIRIS-REx 2, в которой будут использоваться части первой миссии OSIRIS-REx (миссия по возврату образцов на астероид Бенну) и будет проводиться миссия по возврату образцов с Фобоса и Деймоса. Помимо НАСА, другие космические агентства также надеются отправить автоматические космические корабли для исследования марсианских спутников.

В 2015 году Японское аэрокосмическое исследование (JAXA) представило свою концепцию миссии по возврату образцов на Фобос, известной как «Исследование марсианских лун» (MMX). Эта миссия должна была совершить облет Деймоса, прежде чем несколько раз приземлиться на Фобос для получения образцов — аналогично тому, что миссия Хаябуса-2 сделала на астероиде Рюгу. Эта миссия является международной по своему масштабу, в ней участвуют НАСА и ЕКА, и в настоящее время ее запуск запланирован на 2024 год, а образцы доставят на Землю через пять лет.

900:02 Россия планирует повторить свою предыдущую попытку отправить на Фобос миссию по возврату образцов под названием Фобос-Грунт (по-русски «Земля Фобос») в конце 2020-х годов. В 2015 году ЕКА приступило к оценке миссии по возврату образцов на Фобос под названием Phootprint, которую планировалось запустить к 2024 году. Первоначально эта миссия задумывалась как совместная работа ЕКА и «Роскосмоса», которые с тех пор расторгли свои соглашения о сотрудничестве из-за российского вмешательства. вторжение в Украину.

Из всех этих предложений становится ясно, что несколько космических агентств намереваются исследовать луны Марса в ближайшем будущем. Происхождение и последующая эволюция этих спутников считаются частью более широких усилий по исследованию и характеристике Марса. Тем временем дискуссия продолжается.

Узнать больше

Орбита марсианской луны намекает на древнее кольцо Марса

Дополнительная информация:
Рюки Хёдо и др., Проблемы формирования Фобоса и Деймоса непосредственно из расщепления единственной луны-предка. arXiv:2208.04794v1 [astro-ph.EP], arxiv.org/abs/2208.04794

Информация журнала:
Журнал планетарной науки

Предоставлено
Вселенная сегодня

Цитата :
Были ли Фобос и Деймос когда-то единой марсианской луной, которая разделилась? Маловероятно, говорится в новом исследовании (2022, 22 августа).
получено 9 октября 2022 г.
с https://phys.