Новая модель эволюции Марса, представленная в журнале Nature Geoscience, утверждает, что Марс ранее имел систему колец, подобно Сатурну. Затем кольца превратились в нынешние два спутника планеты. Но в будущем они снова разделятся на мелкие обломки, из которых образуются новые кольца. Более того, авторы работы предполагают, что подобные превращения колец в спутники Марса и обратно могли происходить уже несколько раз.
Дэвид Минтон (David Minton) и Эндрю Хессельброк (Andrew Hesselbrock) из Университета Пердью в штате Индиана провели свое исследование при поддержке НАСА. Они разделяют гипотезу о том, что Северный Полярный бассейн на Марсе имеет ударное происхождение. Северный Полярный бассейн (Borealis basin) – крупнейшая низменность планеты. Она занимает примерно 40 % поверхности Марса, его длина 10,6 тысяч километров, а ширина 8,5 тысяч километров. Ученые полагают, что она образовалась 4,3 миллиарда лет назад от столкновения планеты с астероидом, который был размером больше Плутона. Впервые гипотезу об ударном происхождении Северного Полярного бассейна выдвинули в 2008 году планетологи из Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета в Санта-Круз.
Согласно расчетам Минтона и Хессельброка, после катастрофы, вызвавшей появление Северного Полярного бассейна, множество осколков достигли первой космической скорости и стали вращаться по орбитам вокруг Марса. Со временем они образовали систему колец вокруг планеты. Но при дальнейшем развитии, как следует из предложенной модели, материал колец консолидировался, пока не образовал спутники Марса. Такое предположение уже высказывалось астрономами, впервые гипотезу ударного происхождения Фобоса и Деймоса предложил Роберт Крэддок из Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне на одной конференции в 1994 году. Но до сих пор не предложено бесспорных сценариев объединения множества обломков в компактные небесные тела.
Зато ученые уже довольно хорошо представляют себе дальнейшую судьбу Фобоса. Он держит рекорд среди всех спутников Солнечной системы по минимальному расстоянию до планеты, вокруг которой он обращается. Дистанция между ним и поверхностью Марса равна всего лишь около шести тысяч километров. Спутник продолжает приближаться к Марсу со скоростью 1,8 сантиметра в год.
Фобос. Фото: NASA
Следовательно, Фобос находится в опасной близости от так называемого предела Роша – предсказанного еще в XIX веке французским астрономом Эдуаром Рошем расстояния, на котором приливные силы, вызываемые большой планетой, становятся равными силе гравитации спутника. Если спутник приближается к планете ближе этого предела, он разрушается приливными силами.
Споры идут лишь о сроках гибели Фобоса. Обычно ему отводили еще около 10 миллионов лет. Но, согласно расчетам, проделанным в 2015 году учеными Центра космических полетов Годдарда НАСА (Goddard Space Flight Centre), Фобос приблизится к Марсу на роковое расстояние всего через 3 – 5 миллионов лет. Чуть позже в том же году в журнале Nature Geoscience появилась статья ученых из Калифорнийского университета в Беркли, которые предсказали новый срок, отодвинув гибель Фобос на срок от 20 до 40 миллионов лет. В их компьютерной модели учитывались не только гравитационные силы, но и данные о плотности спутника. Также авторы этой работы предсказали, что обломки Фобоса образуют на орбите вокруг Марса кольцо, которое просуществует еще до 100 миллионов лет.
Минтон и Хессельброк разделяют эти взгляды на судьбу Фобоса (правда, отводят ему еще целых 70 миллионов лет). Их расчеты показывают, что 80 % материала, образовавшегося при разрыве Фобоса, в конце концов осядет на поверхность Марса, а 20 % образует новое кольцо. Но самое необычное в предложенной учеными модели – это то, что, по их мнению, подобные превращения колец в спутники и спутников в кольца происходили в истории Марса уже несколько раз. За 4,3 миллиарда лет, начиная от столкновения, породившего Северный Полярный бассейн, такой цикл мог пройти от трех до семи раз.
Подобный сценарий предполагает осаждение значительного количества вещества на поверхность Марса в районе его экватора. Минтон и Хессельброк предполагают, что некоторые необычные осадочные породы, наблюдаемые на экваторе Марса, как раз образовались из вернувшихся к нему обломков. «На ранних этапах истории планеты на Марсе могли быть километры осадка материала спутника, и на Марсе есть загадочные осадочные отложения, происхождение которых неясно», – говорит Дэвид Минтон. Ученый призывает исследовать этот материал для проверки гипотезы.
Различные сценарии образования спутников Марса предлагаются учеными регулярно. Например, летом 2016 года Паскаль Розенблатт из Королевской обсерватории Бельгии и его коллеги из Бельгии, Франции и Японии опубликовали работу, где доказывалось, что ведущую роль в формировании Фобоса и Деймоса из кольца обломков, вырванных из Марса при столкновении с астероидом, сыграл третий спутник Марса, который позднее достиг предела Роша и был разрушен. Подробнее об этой гипотезе можно прочитать в очерке «Третий спутник Марса».
