Грандиозное столкновение: раскрыта тайна происхождения двух спутников Марса

Грандиозное столкновение: раскрыта тайна происхождения двух спутников Марса

Многие астрономы задаются вопросом, как появились два естественных спутника Марса – Фобос и Деймос? В течение долгого времени учёные, исходя из данных об их форме, предполагали, что когда-то это были астероиды, которые со временем были захвачены Красной планетой. Но характеристики их орбит противоречат этой гипотезе.

Два независимых и взаимодополняющих исследования, возможно, наконец-то дают ответ на этот вопрос. Одно из исследований, проведённое учёными из На­ци­о­наль­ного цен­тра на­уч­ных ис­сле­до­ва­ний Франции (CNRS) и Университета Экс-Марсель, исключает захват астероидов. Исследователи пришли к выводу, что единственным сценарием, согласующимся с характеристиками двух спутников, является столкновение крупных космических объектов тел.

Во втором исследовании международная команда учёных из Бельгии, Франции и Японии использовали передовое цифровое моделирование, чтобы показать, как эти спутники были сформированы из обломков "встречи" Марса и протопланеты размером примерно в три раза меньше него.

Моделирование показало, что столкновение произошло от 100 до 800 миллионов лет после начала формирования Марса. Обломки произошедшей катастрофы образовали очень большой диск вокруг Красной планеты, состоящий из плотной внутренней части, содержащей материю, и очень разреженной внешней части, имеющей в своём составе в основном газ.

По мнению астрофизиков, из плотной внутренней части диска образовался спутник, который в тысячу раз превышал по размерам Фобос. Гравитационное взаимодействие, созданное массивным телом во внешнем диске, вероятно, подействовало как катализатор для обломков и дальнейшего формирования других, более мелких и более далёких спутников.

Через несколько тысяч лет Марс, по словам учёных, уже был окружён группой из десяти небольших спутников и одного большого. После чего, несколько миллионов лет спустя, когда диск стал куда более разреженным, приливные силы Красной планеты притянули большую часть этих спутников обратно на планету. Среди "вернувшихся" спутников был и самый большой. И только два, самые отдалённые спутники (Фобос и Деймос), смогли остаться на своих орбитах.

Команда учёных под руководством Паскаля Розенблатта (Pascal Rosenblatt) и Себастьена Шарно (Sébastien Charnoz) объединили три современных процесса моделирования, описывающих разные физические явления. Они должны были учесть физику гигантского столкновения, динамику возникших обломков, их скопление в виде спутников и долговременную эволюцию сформировавшихся спутников. Отмечается, что все эти процессы смоделировать посредством одной симуляции невозможно.

Исследователи из Лаборатории астрофизики Марсельской обсерватории, проводившее второе исследование, исключили возможность захвата объектов Марсом, исходя из статистических аргументов и учитывая большое разнообразие объектов астероидного пояса.

Более того, они показали, что "подписи" в спектре света, излучаемого Фобосом и Деймосом, не соответствуют таковым у первичного вещества, сформировавшего Марс. По нему астрофизики выяснили, что спутники были образованы из мелкозернистой пыли размером менее одного микрометра. И по этой причине учёные также поддерживают сценарий столкновения.

Очень малый размер зёрен на поверхности Фобоса и Деймоса не может быть объяснён, по мнению исследователей, только эрозией, как следствием бомбардировки межпланетной пылью. Это означает, что спутники с самого начала состояли из очень мелких зёрен, которые образовались при конденсации газа во внешней области диска.

Астрофизики, проводившие оба исследования, сходятся в этом заключении. Кроме того, формирование марсианских спутников из очень мелких зёрен также может объяснить их удивительно низкую плотность (из-за этого они имеют большую внутреннюю пористость).

Отметим, что помимо вариантов со столкновением и захватом Марсом астероидов существовала ещё одна гипотеза. Приверженцы последней говорили о том, что Фобос и Деймос были образованы вместе с Красной планетой. Такая гипотеза должна предполагать одинаковый состав спутников и Марса. Но низкая плотность спутников противоречит этой гипотезе.

Таким образом, из всех трёх гипотез, благодаря двум новым исследований, "выжила" только одна. Первая работа будет опубликована в научном издании The Astrophysical Journal, второе уже вышло в журнале Nature Geoscience.