Моделирование подтвердило существование колец у древнего Марса

Ни один спутник не застрахован от полного разрушения и превращения в кольцо обломков, растянувшееся по всей орбите вокруг своей планеты. Прогнозируется, что через несколько десятков миллионов лет такая судьба ожидает спутник Марса Фобос. А его менее крупный сосед, Деймос, сохранил свидетельства того, что и в прошлом Красную планету могло окружать кольцо.

Дело в том, что плоскость орбиты Деймоса слегка (всего на 1,8°) отклонена от плоскости экватора Марса, и моделирование показывает, что такое отклонение могло создать гравитационное воздействие со стороны кольца. Об этом сообщается в статье, принятой к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters и уже доступной в открытой библиотеке препринтов arXiv.org.

Стоит заметить, что кольца — совсем не редкость, и сегодня они известны не только у Сатурна, но и возле Юпитера, Урана, Нептуна, и даже карликовой планеты Хаумеа. Предположение о том, что кольца в прошлом имелись и у Марса, возникло несколько лет назад, когда астрономы смоделировали происхождение Фобоса и показали, что астероид, столкнувшийся с планетой и выбросивший на орбиту обломки, сперва создал кольца, которые затем сложились в новый спутник.

Теперь к этим данным добавились результаты моделирования истории соседнего спутника, причем они полностью согласуются с предыдущими выкладками ученых. «Тот факт, что плоскость орбиты Деймоса чуть отклонена от марсианского экватора, казался неважным, и никто толком не пытался его объяснить, — говорит ведущий автор работы, Матия Чук (Matija Ćuk) из Института SETI. — Но как только нам пришла в голову эта идея, мы смогли взглянуть на него совершенно новыми глазами: и отклонение орбиты Деймоса раскрыло свою загадку». Ученые так описывают эту картину.

Крупный Фобос вращается ближе к поверхности планеты и продолжает постепенно снижаться, сближаясь с Марсом на скорости около 1,8 сантиметра в год. Через несколько десятков миллионов лет он окажется достаточно близко для того, чтобы приливные силы, действующие со стороны гравитационного поля планеты, разрушили спутник. Часть обломков упадет на Марс, а остальные растянутся в кольцо, которое со временем сложится в новый, менее крупный спутник. Предполагается, что такое уже происходило в прошлом и Фобос был крупнее своих нынешних размеров.

Именно эти процессы смоделировали Матия Чук и его коллеги, чтобы проследить, как они должны влиять на орбиту Деймоса. Ученые показали, что предыдущий «прото-Фобос» был в 20 раз массивнее современного, и когда его орбита достигла размеров около 3,3 диаметра Марса, он и Деймос вошли в орбитальный резонанс, который вызывал отклонение орбиты меньшего спутника.

Похоже, произошло это еще около 3,9 миллиарда лет назад, и впоследствии, в ходе Поздней тяжелой бомбардировки, когда вся внутренняя Солнечная система подверглась массированному удару комет и астероидов, Деймос оказался разрушен. Он также потерял часть вещества и массы, однако к 3,5 миллиарда лет назад снова «пересобрался» на орбите.

При этом соседний Фобос разрушался и «восставал из пепла» еще позднее. По данным ученых, современный спутник сформировался лишь 200 миллионов лет назад — и эти выводы уже вскоре возможно будет проверить. Во-первых, продолжается проработка российской миссии на Фобос. Во-вторых, в 2024 году готовится к старту японский зонд MMX, который должен посетить Фобос и в 2029-м доставить образцы его грунта на Землю. Возможно, эти свидетельства подтвердят красивую модель цикличного существования марсианских спутников.