Две гипотезы объясняют происхождение марсианских спутников, однако ни одна из них не способна учесть все нюансы их состава и траекторий движения. В рамках нового исследования специалисты представили возможное объяснение этой тайны – столкновение с ледяным кометным телом.
У Марса есть два спутника – Деймос и Фобос. Они имеют необычную, неправильную форму, больше похожую на астероиды, чем на типичные спутники. Кроме того, они созвучны астероидам и по другим признакам: спектральному составу, плотности и способности поверхности отражать свет (альбедо). В связи с этим существует теория, что Марс захватил эти тела в процессе их пролета. Однако, если это так, то их орбиты были бы значительно более эллиптическими, и Красной планете не хватило бы приливного воздействия для сведения их к нынешним, близким к круговым траекториям.
Согласно альтернативной гипотезе, спутники Марса возникли в результате столкновения планеты с массивным небесным телом. В этом случае Деймос и Фобос могли бы образоваться из обломков, сразу сформировавшихся на стабильных, близких к круговым орбитах. Однако, при проведении компьютерного моделирования данного сценария, возникает дополнительное тело, которое впоследствии обрушивается на поверхность Марса. Кроме того, высокая температура, существовавшая в диске обломков, должна была привести к их частичному плавлением, однако в составе материала спутников подобных изменений не наблюдается.
Японские ученые из Токийского технологического института предложили новаторское решение. В состав объекта, столкнувшегося с Марсом, был добавлен лед. Этот новый сценарий позволяет объяснить ряд характерных черт Деймоса и Фобоса. Результаты работы астрономов представили на Конференции лунных и планетарных исследований.
Используя компьютерное моделирование, исследователи оценили массу и состав дискообразной структуры, образующейся при столкновении с Марсом объекта, составляющего три процента от массы планеты, и содержащего различный процент льда: от 10 до 50 процентов и более.
Согласно результатам моделирования, при взаимодействии с ледяным объектом формируется диск большей массы, чем при столкновении с типичным метеоритом. Вероятно, это связано с тем, что подобные объекты характеризуются изначально большим радиусом. Альтернативное объяснение заключается в том, что лед способен поглощать энергию, что может привести к удержанию большего количества вещества в диске и предотвратить его рассеивание в космическом пространстве.
Понижение температуры в диске ниже точки плавления силикатов, вызванное льдом, увеличивает вероятность того, что хондритовые фрагменты ледяного тела «переживут» столкновение и останутся в диске. Ученые полагают, что подобный материал мог образовать спутники Марса.
По мнению авторов исследования, наиболее подходящими для нового сценария являются тела, содержащие лед в объеме 70–90 процентов. В нынешней Солнечной системе такие объекты не встречаются, однако изучение состава астероида Рюгу выявило, что его «предок» состоял из воды в концентрации от 20 до 90 процентов. Следовательно, в ранней Солнечной системе, где и произошло столкновение, вполне мог существовать объект, на две трети состоящий изо льда.
Научная группа продолжит работу над моделированием данного столкновения. В первую очередь, исследователи намерены изучить влияние различного состава каменистого вещества, из которого состоит ледяное тело. Кроме того, они планируют отслеживать температурные колебания, возникающие при столкновении, чтобы выяснить, как они повлияют на структуру материала в диске.
В заключение, астрономы предпримут попытку снизить массу объекта, основываясь на полученных данных работы коллег. В 2018 году ученые рассчитали, согласно результатам исследований, для формирования Фобоса и Деймоса вполне могло произойти столкновение с телом, по массе находящимся в диапазоне между астероидом Вестой и карликовой планетой Церерой.