Ученые не смогли определить возраст Фобоса: оба сценария его происхождения одинаково убедительны

Происхождение спутников Марса Фобоса и Деймоса — один из самых интересных вопросов о Солнечной системе. Внешне они похожи на астероиды, захваченные когда-то гравитацией планеты, но их орбиты указывают на другое: они почти круглые и держатся близко к плоскости экватора Марса. Так располагаются луны, сформированные вместе с планетой. Если бы это были «приобретенные» впоследствии объекты, их орбиты были бы более вытянутыми и наклоненными.

Двум лунам уготованы разные судьбы. Летающий примерно в 23 тысячах километров над Марсом 12-километровый Деймос, по прогнозам, через десятки миллионов лет покинет зону притяжения планеты и улетит в межпланетное пространство.

Более крупный, примерно 22-километровый, Фобос обосновался гораздо ближе к Марсу — всего в шести тысячах километров над поверхностью — и медленно, но неуклонно снижается. Через 20-40 миллионов лет он должен достичь так называемого предела Роша — той высоты, на которой гравитация Красной планеты начнет разрывать его на части. Фобос превратится в кольцо обломков, которые постепенно упадут на марсианскую поверхность.

Однако будущее Фобоса и Деймоса гораздо яснее прошлого. Астрономы пытаются восстановить историю этих спутников, и в случае с Фобосом сложились две основные гипотезы. Согласно первой, эта луна образовалась около четырех миллиардов лет назад на расстоянии, которое примерно вдвое больше, чем сейчас, и с тех пор постепенно мигрировала ближе к Марсу. 

Вторая версия предполагает, что спутник сформировался всего приблизительно 100 миллионов лет назад из окружавших Марс в виде кольца мелких камней. По этому сценарию, Фобос появился чуть дальше от планеты, чем сейчас, затем еще немного удалился, но вскоре начал приближаться под действием гравитации.

Недавно исследователи из США и Франции провели детальное моделирование, чтобы проверить обе гипотезы. Результаты их работы представлены в статье на сервере препринтов arXiv. Ученые использовали специальную программу для расчета орбит и учитывали не только гравитацию Марса, но и влияние Солнца, а также взаимодействие с Деймосом.

Особое внимание уделили резонансам — ситуациям, когда движение Фобоса и других тел так или иначе синхронизируется. Например, может быть так, что орбита Фобоса будет смещаться каждый раз, когда Марс совершает две трети своего годового оборота вокруг Солнца. Это влияет и на наклон орбиты Фобоса, и на степень ее вытянутости. Кроме того, свой «отпечаток» мог оставить тот или иной резонанс с движением Деймоса. Наконец, возможен еще более сложный «резонанс трех тел»: Фобоса, Марса и Солнца.

В итоге исследователи пришли к выводу, что все эти факторы вполне могли привести Фобос туда, где он сейчас, в обоих случаях: и если это древний спутник, и если он «родился» совсем недавно. Таким образом, обе гипотезы одинаково правдоподобны. 

По мнению астрономов, для дальнейшего расследования нужны дополнительные данные. Например, важно понять, как менялся наклон оси Марса в прошлом. Это тоже могло повлиять на орбитальную динамику Фобоса. Ученые надеются, что установить происхождение спутников Марса поможет созданный недавно зонд MMX (Mars Moon eXploration). Ему предстоит доставить на Землю образцы грунта Фобоса. Запуск аппарата намечен на 2026 год.