Астрономы объяснили наклон орбиты Деймоса кольцом вокруг древнего Марса

В прошлом вокруг Марса могло существовать кольцо, сообщается в статье, принятой к публикации в Astrophysical Journal Letters. Оно было сформировано протолуной планеты, из которой потом развился современный Фобос, ближний спутник Марса. Если предположение ученых верно, то астрономы, наконец, смогут объяснить наклон орбиты Деймоса, второго спутника Красной планеты. 

Долгое время астрономы думали, что две луны Марса, Фобос и Деймос, открытые в 1877 году, когда-то в прошлом были астероидами, которые позже попали в гравитационную ловушку Красной планеты. Однако их орбиты находятся почти в той же плоскости, что и экватор Марса, а значит, они сформировались одновременно с ним. Примечательно, что орбита внешней луны, Деймоса, наклонена на два градуса. На первый взгляд, такое отклонение кажется незначительным, однако, по мнению ученых, это нетипично для лун и аномалия свидетельствует о бурных процессах в прошлом.

Наиболее популярная теория говорит о том, что Фобос и Деймос сформировались в результате столкновения Марса с крупным небесным телом. Однако масса лун намного меньше той, что предсказывают модели. В то время как одна из гипотез объясняет это тем, что в прошлом в системе существовали и другие спутники, другая говорит о том, что потеря массы произошла из-за того, что протофобос несколько раз разрушался, формируя вокруг Марса кольцо, после чего его остатки слипались снова. 

Матия Цук (Matija Cuk) из Института SETI вместе с коллегами с помощью компьютерной симуляции решила проверить вторую гипотезу и определить, как выглядел Фобос в прошлом и сколько циклов разрушения он мог пережить. В своей работе исследователи исходили из предположения, что луны Марса находились в орбитальном резонансе 3:1, что могло бы объяснить наклон орбиты. Астрономы рассмотрели в модели два спутника: Деймос с его текущей массой и протолуну с массой от 1 до 100 масс Фобоса.

Выяснилось, что для того, чтобы повлиять на наклон Деймоса, в прошлом Фобос должен был быть примерно в 20 раз больше, чем сейчас. В таком виде протолуна существовала три миллиарда лет назад, пока не пережила два цикла разрушений. Сначала Фобос мигрировал во внешнюю часть кольца вокруг Марса, где вступил с Деймосом в орбитальный резонанс и в результате гравитационных взаимодействий вытолкнул его на новую орбиту. При этом сам протофобос начал двигаться к поверхности Марса и был впоследствии разорван на куски. Одна часть обломков упала на поверхность планеты, в то время как другая сформировала кольцо. Со временем часть камней и пыли слиплась, сформировав новую луну, а после процесс повторился.

В пользу результатов, полученных астрономами, говорит возраст лун. По оценкам, Деймосу несколько миллиардов лет, в то время как Фобосу может быть всего 200 миллионов. Кроме того, несколько лет назад астрономы заметили, что спутник теряет высоту из-за гравитационного взаимодействия с Красной планетой, и пришли к выводу, что совсем скоро (по астрономическим меркам) Фобос достигнет предела Роша и распадется на части, сформировав новое кольцо.

Теории о возрасте Фобоса, возможно, удастся проверить уже в ближайшие годы, так как японское космическое агентство JAXA планирует отправить на Фобос в 2024 году космический корабль, который соберет образцы грунта и доставит их на Землю. Подробнее о миссии читайте в нашем материале.

Кристина Уласович