Астрономия

Существуют две версии происхождения спутников Марса, но ни одна из них не объясняет все особенности их состава и орбит. В новой работе ученые предложили решение этой загадки — столкновение с ледяной кометой.

У Марса два спутника — Деймос и Фобос. Оба довольно «кривой» формы, напоминающей скорее астероиды, нежели спутники. Более того, они похожи на астероиды другими параметрами: спектром, плотностью и отражательной способностью поверхности (альбедо). Поэтому, согласно одной из теорий, Марс «выловил» эти тела, когда те пролетали мимо. Проблема в том, что тогда бы их орбиты были гораздо более вытянутыми и Красной планете не хватило бы приливных сил «вытащить» их на современные круговые орбиты.

Вторая версия происхождения спутников Марса — столкновение планеты с крупным объектом. Тогда Деймос и Фобос могли бы сформироваться из диска обломков сразу на «правильных», круговых, орбитах. Но при компьютерном моделировании этого сценария образуется еще одно тело, которое позже падает на Марс. К тому же из-за высокой температуры обломки в диске должны были подплавиться, а в материале спутников таких последствий мы не видим.

Ученые из Токийского технологического института (Япония) предложили решение. Они добавили лед в состав объекта, столкнувшегося с Марсом. Новый сценарий объяснил многие особенности Деймоса и Фобоса. Результаты работы астрономы представили на Конференции лунных и планетарных исследований.

С помощью компьютерного моделирования ученые проверили массу и состав диска, который получается при падении тела массой от трех процентов массы Марса с разной массовой долей льда в составе: 10, 30, 50 процентов и так далее.

Как показало моделирование, при столкновении с ледяным телом всегда получается диск большей массы, чем при столкновении с обычным метеоритом. Возможно, причина в том, что у таких объектов изначально больше радиус. Другая причина — лед поглощает часть энергии, поэтому, возможно, больше материи остается в диске и не разлетается в космос.

Также лед понижает температуру в диске ниже температуры плавления силикатов. Тогда хондритовые обломки ледяного тела с гораздо большей вероятностью «выживают» в столкновении и остаются в диске. По предположениям ученых, именно из такого материала состоят спутники Марса.

Как отметили авторы работы, лучше всего под новый сценарий подходят тела, на 70 или 90 процентов состоящие изо льда. В современной Солнечной системе таких нет, но анализ состава астероида Рюгу показал, что его «родитель» на 20-90 процентов состоял из воды. Так что в молодой Солнечной системе, когда и произошло столкновение, вполне мог найтись объект, на две трети состоящий изо льда.

Группа ученых продолжит экспериментировать с моделированием этого столкновения. В первую очередь исследователи планируют протестировать разный состав каменной составляющей ледяного тела. Также они хотят отследить перепады температуры при столкновении, чтобы понять, как это повлияет на материал в диске.

И последнее: астрономы попробуют уменьшить массу тела, следуя результатам работы коллег. В 2018 году ученые рассчитали, что для образования Фобоса и Деймоса достаточно столкновения с объектом массой где-то между астероидом Веста и карликовой планетой Церера.