Согласно первой гипотезе, Фобос, один из спутников Марса, вращается вокруг планеты на протяжении миллиардов лет. Альтернативная версия предполагает его недавнее формирование. Для выяснения вопроса ученые провели расчеты, моделирующие, каким образом небесное тело могло оказаться на текущей орбите. Результаты показали, что обе версии происхождения луны выглядят правдоподобными.
Вопрос о происхождении марсианских спутников Фобоса и Деймоса представляет собой одну из самых захватывающих загадок Солнечной системы. Несмотря на внешнее сходство с астероидами, которые могли быть захвачены гравитацией планеты, их орбиты свидетельствуют об ином: они почти круговые и находятся близко к плоскости экватора Марса. Именно так располагаются луны, образовавшиеся одновременно с планетой. Если бы эти объекты были захвачены позднее, их орбиты были бы более эллиптическими и имели бы больший наклон.
Деймос, спутник Марса, диаметром около 12 километров и находящийся на расстоянии примерно 23 тысяч километров над поверхностью планеты, вероятно, через десятки миллионов лет вырвется из зоны ее гравитационного влияния и отправится в межпланетное пространство.
Фобос, значительно больший по размеру — его диаметр составляет около 22 километра, — расположен ближе всего к Марсу, всего в шести тысячах километров над его поверхностью, и постепенно приближается к планете. По расчетам, через 20-40 миллионов лет он достигнет предела Роша, после чего гравитационное воздействие Красной планеты начнет разрушать его. В результате Фобос превратится в кольцо из обломков, которые со временем осядут на поверхности Марса.
Судьба Фобоса и Деймоса предсказуема гораздо легче, чем их прошлое. Ученые пытаются реконструировать историю этих спутников, и в отношении Фобоса сформировано два основных предположения. Одна из гипотез предполагает, что эта луна возникла около четырех миллиардов лет назад на значительном расстоянии – примерно вдвое большем, чем нынешнее – и впоследствии постепенно приблизилась к Марсу.
Согласно второму варианту, формирование спутника произошло около 100 миллионов лет назад из кольца мелких камней, вращавшихся вокруг Марса. Согласно этой гипотезе, Фобос изначально образовался на большем расстоянии от планеты, чем в настоящее время, затем его орбита немного расширилась, однако впоследствии он начал сближаться с Марсом под воздействием гравитационных сил.
Чтобы подтвердить обе гипотезы, ученые из США и Франции недавно выполнили подробное моделирование. Результаты этого исследования представлены в статье на сервере препринтов arXiv. Для вычисления траекторий ученые применили специализированное программное обеспечение, в расчеты включили гравитационное воздействие Марса, влияние Солнца и взаимодействие с Деймосом.
При анализе было уделено пристальное внимание резонансам – явлениям, при которых движение Фобоса и других тел оказывается синхронизированным. Например, орбита Фобоса может испытывать смещение при каждом совершении Марсом двух третей своего годового пути вокруг Солнца. Это оказывает влияние как на наклон орбиты Фобоса, так и на степень ее эксцентриситета. Кроме того, на формирование характеристик Фобоса могли повлиять резонансы с движением Деймоса. Также не исключается возможность существования более сложного резонанса трех тел, включающего Фобос, Марс и Солнце.
Исследователи пришли к заключению, что совокупность этих факторов могла стать причиной нынешнего положения Фобоса, независимо от того, является ли он древним спутником или сформировался относительно недавно. Следовательно, обе версии выглядят одинаково вероятными.
Астрономы считают, что для более глубокого изучения вопроса необходимы дополнительные сведения. В частности, важно выяснить, как менялся наклон оси Марса в прошлом. Этот фактор также мог повлиять на орбитальную динамику Фобоса. Специалисты возлагают надежды на недавно разработанный зонд MMX (Mars Moon eXploration), который, как предполагается, поможет установить происхождение спутников Марса. Аппарат должен доставить на Землю образцы грунта Фобоса. Запуск запланирован на 2026 год.