У древнего Марса были кольца
Новое исследование самого маленького спутника Марса – Деймоса, проведенное учеными из Института SETI и Университета Purdue, наводит на мысль о том, что несколько миллиардов лет назад на планете были кольца.
Кольцевые системы распространены в нашей Солнечной системе. У Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна есть кольца. Ни одна из меньших скалистых планет не имеет их, но возможно ли, что некоторые из них могли иметь кольца в прошлом? 2 июня 2020 г. ученые из института SETI и Университета Purdue объявили о том, что несколько миллиардов лет назад Марс имел собственные кольца. Полученные данные помогут объяснить, почему самая маленькая Луна Марса, Деймос, имеет необычно наклоненную орбиту.
Исследователи опубликовали новую рецензируемую статью в ” Astrophysical Journal Letters ” 1 июня 2020 года. Исследования были также представлены на 236-м заседании Американского астрономического общества (AAS 236), которое состоялось практически на этой неделе (1-3 июня 2020 года) в связи с КОВИД-19.
В то время как орбиты обеих малых лун – Фобоса и Деймоса – лежат почти в одной плоскости с экватором Марса, что позволяет предположить, что они образовались одновременно с Марсом, орбита Деймоса наклонена примерно на 2 градуса. Этот наклон был необычным и необъяснимым открытием. Он также считался не столь значительным с точки зрения марсианской науки.
Теперь кажется, что эта небольшая аномалия – наклон орбиты Деймоса на 2 градуса по отношению к экватору Марса – все это время давало ключ к разгадке чего-то очень интересного о прошлом красной планеты… что у Марса раньше были кольца!
Самый маленький спутник Марса, Деймос, виден космическим кораблем «Марс разведка» 21 февраля 2009 года. Наклоненная орбита Луны намекает на древнюю кольцевую систему вокруг Марса.
Изображение: НАСА / JPL-Caltech / Университет Аризоны /
Институт SETI .
Ведущий автор Матия Цук из Института SETI пояснил в своем выступлении:
Тот факт, что орбита Деймоса находится не совсем в плоскости с экватором Марса, считался несущественным, и никому не было интересно пытаться объяснить это. Но как только у нас появилась большая новая идея, и мы посмотрели на нее новыми глазами, наклон орбиты Деймоса раскрыл ее большой секрет.
Три года назад ученые предположили, что больший из двух крошечных спутников Марса – Фобос – может периодически создавать кольцевую систему для Марса. По этому сценарию Марс имеет серию колец, появляющихся в циклах на протяжении миллиардов лет, и в будущем у него снова появятся кольца. Это происходит потому, что – например, в настоящее время – Фобос медленно движется по орбите все ближе и ближе к Марсу. В конце концов, гравитация Марса разорвет на части Фобос, а материал тела луны образует кольцо. Позже материал в кольце снова соединится и образует луну. Исследователи считают, что это происходило много раз за всю историю Марса. Новая статья о кольце Марса со второй спутницы, Деймос, говорит об этой альтернативной теории:
В качестве альтернативы Хессельброк и Минтон (2017 г.) предлагают, что Фобос – это лишь последний продукт повторяющегося цикла кольцо-спутник на Марсе, при этом каждый последующий внутренний спутник менее массивен, чем предыдущий. В модели цикла “кольцо-спутник” спутники образуются от внешнего края кольца, а затем мигрируют наружу через гравитационное взаимодействие с кольцом. Кольцо теряет массу к планете, находящейся на его внутренней границе, и как только кольцо достаточно истощено, спутник мигрирует вовнутрь из-за приливов и отливов.
Как эта более ранняя идея связана с новым сценарием с Деймосом?
По мнению исследователей, новорожденная луна отодвигалась бы и от кольца, и от Марса, направляясь в противоположном направлении от Фобоса, или от любой внутренне мигрирующей луны. Внешне мигрирующая Луна, находясь за пределами колец, могла бы испытывать орбитальный резонанс – ситуацию, когда два орбитальных тела оказывают регулярное, периодическое гравитационное воздействие друг на друга – так что орбитальный период Деймоса будет точно в три раза больше, чем у другого спутника. Заявление исследователей объясняет:
Эти орбитальные резонансы придирчивы, но предсказуемы… Можно сказать, что только движущаяся наружу луна могла сильно повлиять на Деймос, а это значит, что у Марса должно быть кольцо, выталкивающее внутренний спутник Марса наружу. Кук и его сотрудники пришли к выводу, что эта луна, возможно, была в 20 раз массивнее Фобоса и, возможно, была его “бабушкой”, существовавшей чуть более 3 миллиардов лет назад… [за этим] последовали еще два цикла кольцевых месяцев, а последняя луна была Фобосом.
Сатурн, конечно, имеет самые известные кольца в Солнечной системе, это видно на космическом корабле Кассини.
Изображение: NASA / JPL-Caltech.
Образование Фобоса, вероятно, произошло около 3 с половиной миллиардов лет назад, рассказал Кук ScienceAlert:
Что-то вроде 3,5 миллиардов лет назад – наша лучшая ставка. Это прекрасно согласуется с расчетом Хессельброка и Минтона, когда Марс имел внутреннюю луну с массой в 20 раз превышающей массу Фобоса. Как только кольцо исчезло, спутник также начал падать из-за марсианских приливов (так же, как и Фобос). Как только она оказалась слишком близко к Марсу, приливно-отливные силы разрывали ее на новое кольцо, и цикл повторялся, вероятно, дважды, чтобы достичь Фобоса, который мы видим.
Известно, что Фобос намного моложе Деймоса – возможно, около 200 миллионов лет, в отличие от нескольких миллиардов лет для Деймоса – что соответствовало бы этому сценарию.
Находки увлекательны, так как они подразумевают, что Марс имел, по крайней мере, одно выдающееся кольцо, и, возможно, больше, в течение своей жизни. Это означает, что небольшие скалистые планеты также могут иметь кольца, хотя ни одна из них в нашей нынешней Солнечной системе этого не имеет.
С другой стороны, ученые знают, что в нашей Солнечной системе процесс образования колец должен быть распространен.
Художественная концепция астероида Харикло, который в 2014 году был первым объектом в Солнечной системе, меньшим, чем у планет газовых или ледяных гигантов, у которых были обнаружены кольца.
Изображение: ESO .
Они знают об этом, потому что известно, что у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна есть кольца. А в 2014 году астрономы обнаружили астероид – по имени Харикло – с двумя плотными и узкими кольцами. Впервые кольца были найдены вокруг любого объекта Солнечной системы размером меньше газовых или ледяных планет-гигантов. Харикло входит в группу астероидов под названием кентавры, вращающихся на орбите между Юпитером и Нептуном. Уффе Грэ Йоргенсен из Института Нильса Бора Копенгагенского университета в Дании говорит о Харикло:
Для меня было совершенно удивительно осознать, что мы смогли не только обнаружить кольцевую систему, но и точно определить, что она состоит из двух четко различимых колец. Я пытаюсь представить себе, как это будет выглядеть, если стоять на поверхности этого ледяного объекта – достаточно маленького, чтобы быстрый спортивный автомобиль мог достичь скорости эвакуации и улететь в космос – и всматриваться в 20-километровую (12-мильную) кольцевую систему в 1000 раз ближе, чем Луна.
В 2017 году было также обнаружено кольцо вокруг астероидоподобной карликовой планеты Хаумеа, которая движется по орбите за Нептуном в поясе Койпера.
Матия Цук в Институте SETI, ведущий автор нового исследования.
Изображение: институт SETI .
Японское космическое агентство JAXA планирует отправить в 2024 году на Фобос новую миссию, которая будет собирать образцы для возвращения на Землю. Будем надеяться, что это даст больше подсказок о кольцах Марса и о предыдущем более крупном спутнике Марса, от которого появился Фобос. Кук сказал:
Я делаю теоретические расчеты, чтобы зарабатывать на жизнь, и они хороши, но получить их испытания против реального мира время от времени еще лучше.
Было бы действительно здорово, если бы мы могли вернуться в прошлое и увидеть кольца Марса, как они когда-то были. Но мы все еще можем узнать о них, изучив подсказки, оставленные на двух оставшихся у планеты маленьких лунах – Деймосе и Фобосе.
Итог: Новое исследование самой маленькой луны Марса, Деймоса, позволяет предположить, что несколько миллиардов лет назад у планеты Марс было кольцо или кольца.
Источник
Ученые раскрыли тайну рождения лун Марса и нашли его третью луну
МОСКВА, 4 июл – РИА Новости. Марс мог обладать сразу тремя лунами в прошлом – они возникли в результате столкновения малой протопланеты с «зародышем» красной планеты, и самая крупная из родившихся лун уже успела упасть на поверхность Марса, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.
Сегодня вокруг Марса вращается два небольших спутника неправильной формы – Фобос и Деймос диаметром в 22 и 12 километров, удаленные от поверхности красной планеты всего на 10 и 23 тысячи километров. Сегодня многие ученые считают, что обе этих луны являются не планетами, а астероидами, захваченными притяжением Марса в далеком прошлом.
Что интересно, Фобос сближается с Марсом и будет разрушен и превращен в гигантское кольцо пыли через 20-40 миллионов лет, а Деймос, наоборот, удаляется от него и в далеком будущем он «сбежит» от красной планеты. Сейчас ученые с трудом могут объяснить, почему это происходит, и то, как Деймос и Фобос могли оказаться на своих текущих орбитах.
Космическая трагедия
Необычный характер движения Деймоса и Фобоса, как рассказывают Паскаль Розенблатт (Pascal Rosenblatt) из Королевской обсерватории Бельгии и его коллеги, заставил ученых сомневаться в том, что Фобос и Деймос являются астероидами, и побудил их искать альтернативные объяснения существованию этих лун Марса.
Розенблатт и его коллеги предположили, что луны Марса возникли примерно таким же образом, как и наша Луна – в результате космического ДТП, столкновения «зародышей» Земли и Тейи, прародительницы Луны. Они проверили, могло ли это быть на самом деле, используя компьютерную модель новорожденного Марса, который они сталкивали с планетарными эмбрионами разных масс, составов и размеров.
Как показали их расчеты, такое действительно могло произойти, но в таком случае родилась не одна, а сразу три луны Марса, история одной из которых завершилась крайне трагично. Этот спутник красной планеты, как показывают расчеты европейских планетологов, возник в результате столкновения зародыша Марса и протопланеты диаметром в 2 тысячи километров.
В результате этого столкновения в космос было выброшено 100 миллионов гигатонн пород (10 в 20 степени килограмм), примерно 2% которых «слепилась» в пока безымянную луну, вращавшуюся на достаточно близком расстоянии от Марса, а остальные породы объединились в миниатюрное подобие протопланетного диска, в котором родилась Земля и другие планеты. Следом этого ДТП может быть северный полярный бассейн на Марсе, который многие ученые считают гигантским ударным кратером, а не просто дном пересохшего марсианского океана.
Три луны Марса
Рождение первой луны Марса особым образом повлияло на поведение этого диска – в нем появились две области повышенной плотности, которые в конечном итоге превратились в Фобос и Деймос, чье формирование было бы невозможным без «защиты» с ее стороны. Таким образом, эта спутница красной планеты послужила своеобразной «повивальной бабкой» для двух современных спутников Марса.
Сама она прожила крайне короткую жизнь – в соответствии с расчетами Розенблатта, она упала обратно на Марс через 5 миллионов лет поле своего рождения, в результате чего на орбите остались две необычные луны, одна из которых сближается с Марсом, а другая – удаляется от него.
Проверить эту теорию достаточно просто – для этого достаточно сравнить доли изотопов разных веществ в породах Фобоса, Деймоса и Марса. По словам ученых, если их идея справедлива, то тогда породы лун Марса будут наполовину сложены из материи их прародительницы, столкнувшейся с красной планетой, и наполовину из пород самого Марса.
Подобная проверка станет возможна в следующем десятилетии, когда к Фобосу будет отправлен российский «Фобос-Грунт-2», а также после завершения японской миссии MMX, целью которой является сбор образцов пород со спутников Марса и доставка их на Землю в 2020 годах.
Источник
У Марса раньше была одна большая Луна. А теперь две маленькие
Согласно новому исследованию, две луны Марса, Фобос и Деймос, возможно, произошли от гораздо более крупного спутника, который вращался вокруг Красной планеты миллиарды лет назад.
На протяжении многих лет существовало несколько теорий о происхождении спутников Марса. Одна из популярных гипотез заключалась в том, что изначально это были астероиды (из-за большого количества кратеров на их поверхности), которые были захвачены гравитационным притяжением Марса. Однако по поводу этой теории возникло много вопросов, в связи с тем, что если бы они действительно были астероидами, то они не смогли бы в конечном итоге оказаться на почти круговой орбите вокруг экватора красной планеты.
Другая тоже хорошо известная гипотеза заключалась в том, что луны могли образоваться из диска, состоящего из камней и пыли, который мог находиться вокруг Марса, когда это он был еще очень молод. Но опять же, относительно этой идеи вопросов больше, чем ответов. Например, если бы вокруг Марса был диск, то одна большая луна вместо двух меньших имела бы гораздо больше смысла и логики. Более того, если бы этот диск был следствием космического удара (еще одна теория), после которого образовался массивный бассейн Бореалис на Марсе, то это произошло бы на ранних стадиях существования нашей Солнечной системы. А если бы Фобос был создан в такие древние времена, то он, согласно всем законам, уже давно бы врезался в планету.
Потому, что из наблюдений выяснилось, что Фобос с каждым годом приближается к Марсу, в то время как Деймос – удаляется от него. Согласно современным расчетам, примерно через 39 миллионов лет Фобос или столкнется с Марсом, или будет разорван гравитационным притяжением планеты.
Подпишитесь и получайте свежие статьи первыми:
И вот недавно была выдвинута новая теория, которая предполагает, что Фобос и Деймос образовались из остатков разрушившейся одной большой луны. Основываясь на данных, собранных спускаемым аппаратом InSight Lander НАСА, эксперты смогли изучить орбиты спутников. По их расчетам, орбиты Фобоса и Деймоса могли пересекаться где-то между 1 и 2,7 миллиардами лет назад, то есть они начали свое путешествие из одной точки пространства. А значит, вполне вероятно, что когда-то оба спутника были одним целым. Частью большего объекта, который был позже разрушен от какого-то мощного удара.
Амирхосейн Багери, исследователь в области планетологии в Швейцарском федеральном технологическом институте в Цюрихе, а также ведущий автор исследования, сказал: “Я считаю, что раньше у Марса был более крупный естественный спутник. Луна, которая впоследствии была разрушена от столкновения с одним из объектов, скорее всего из пояса астероидов. Это довольно захватывающе и удивительно”.
Ученый также добавил, что скорее всего, некоторые из фрагментов развалившейся Луны упали на саму планету.
“Поверхность Марса усеяна ударными кратерами, и по оценкам, возраст многих из них соответствует периоду времени, который мы получили при вычислении предполагаемого времени разрушения ранней Луны”, – пояснил Багери.
Источник