В прошлом у Марса могла быть большая луна, которая управляла приливами

Сегодня вокруг Марса вращаются два небольших спутника — Фобос и Деймос. Их диаметр составляет приблизительно 22 и 12 километров соответственно. Они имеют неправильную, вытянутую и бугристую форму, отчего внешне чем-то напоминают космическую «картофелину». 

Что касается гравитационного влияния этих спутников на планету, оно ничтожно мало. Если бы в наши дни на Марсе были моря, два марсианских спутника практически не влияли бы на марсианские приливные процессы. Масса этих тел и расстояние, на котором они находятся от Красной планеты, дают слабый приливный эффект по сравнению с Луной у Земли.

Когда на Земле мы видим регулярно накатывающие на берег волны, то знаем — это работа приливов, вызванных в основном гравитацией Луны и в меньшей степени — Солнца. Вода приходит и уходит, оставляя после себя характерные следы — слои песка и ила, формирующиеся с предсказуемой, периодической последовательностью, которые геологи называют ритмитами. Эти слоистые образования, словно природный «диктофон», сохраняют информацию о циклах приливов и используются для реконструкции древних условий. 

Специалисты предполагают, что в далеком прошлом на Марсе все же существовали моря, и если бы у планеты была достаточно массивная луна, она тоже могла оставить подобные «записи» в осадочных породах. Фобос и Деймос для этой роли категорически не подходят. 

В августе 2012 года в районе кратера Гейл успешно совершил посадку марсоход NASA «Кьюриосити». Этот кратер особенно интересен ученым, потому что служит одной из лучших природных «книг истории Марса», сохранив многослойные геологические записи, которые помогают реконструировать древнюю климатическую и водную среду планеты. В нем обнаружены эродированные осадочные породы, которые с большой долей вероятности могут быть озерными отложениями. То есть миллиарды лет назад кратер Гейл мог быть заполнен водой.

Международная команда геологов, планетологов и геофизиков под руководством Сунити Карунатиллаке (Suniti Karunatillake) из Университета штата Луизиана в США изучила снимки, сделанные «Кьюриосити» в кратере Гейл, и обнаружила на них тонкие, чередующиеся слои осадочных пород. По мнению исследователей, эти слои напоминают земные ритмиты. Карунатиллаке и его коллеги объяснили их именно как возможные признаки древних приливов.

Чтобы подтвердить свою догадку, ученые пошли дальше простого визуального сравнения. Для анализа структуры слоев марсианских пород они использовали стандартный математический метод, называемый преобразованием Фурье, который помогает выявлять скрытые ритмы (периодичности) в данных. Преобразование Фурье — это математический способ перевести сигнал из временной формы в частотную форму. То есть оно объясняет, из каких частотных «составляющих» состоит исходный сигнал. 

Анализ показал, что толщина марсианских слоев изменялась с равными интервалами — то увеличивалась, то уменьшалась через конкретные промежутки времени. Такой закономерный чередующийся рисунок похож на волны приливов, которые на Земле повторяются регулярно из-за влияния Луны и Солнца. В случае Марса приливы, судя по всему, также вызывали два небесных тела — Солнце и древний спутник.

На основании этих данных ученые смогли оценить параметры гипотетического марсианского спутника. Если он действительно существовал, то его масса в 15—18 раз превышала массу самого крупного из нынешних спутников — Фобоса. При этом он все равно оставался бы менее массивным, чем Луна Земли. Исследователи предположили, что Фобос и Деймос могут быть обломками той самой большой древней луны, которая когда-то разрушилась.

Идея о том, что на Марсе могли быть приливы, поддерживается другими специалистами. Еще в 2023 году геолог Раджат Мазумдер (Rajat Mazumder) из Немецкого технологического университета в Омане заметил похожие слоистые образования на снимках марсианского кратера Езеро, сделанных марсоходом «Персеверанс», и предположил, что они тоже образовались под влиянием приливов. 

Однако фотографии «Персеверанс» не имели достаточного разрешения для детального математического анализа. Новые снимки из кратера Гейл оказались гораздо лучше и предоставили больше деталей. 

Однако в научном сообществе к выводам команды Карунатиллаке отнеслись с настороженностью. Например, планетолог Никола Мангольд (Nicolas Mangold) из Лаборатории планетологии и геонаук в Нанте во Франции усомнился, что водоемы в кратерах Езеро и Гейл были достаточно большими для возникновения заметных приливов. По его мнению, даже более массивная луна не сделала бы эти места подходящими для записи приливных отложений.

Другой планетолог, Кристофер Федо (Christopher Fedo) из Университета Теннесси в США, отметил, что ритмиты формируются не только приливами. Похожая регулярная слоистость может быть результатом сезонных изменений климата, колебаний уровня воды, мелких течений и других геологических процессов. 

Авторы исследования подготовились к такой критике. Они предложили возможное объяснение. Ученые допустили, что озеро в кратере Гейл имело гидрологическую связь с более крупным морем или океаном. То есть оно могло быть «приливным бассейном», соединенным с большим водоемом. Поэтому приливы в нем все же могли быть, и их следы, вероятно, сохранились в породах.

В то же время исследователи не пояснили, как слои, образованные в результате регулярных сезонных колебаний уровня водоема, можно отличить от тех, что сформировались под действием приливов. Это действительно сложно, поскольку временное разрешение ритмитов недостаточно точное.

Другая проблема: чтобы получились сегодняшние Фобос и Деймос, большую луну должен был разрушить чудовищный удар. Чтобы разбросать обломки (будущие Фобос и Деймос) по орбите, им нужно придать скорость в три километра в секунду. Для этого требуется невероятное количество энергии — порядка триллиона триллионов джоулей. Это в миллионы раз больше энергии, чем выделилось при взрыве самой мощной ядерной бомбы. 

Такую энергию могло дать только лобовое столкновение большой луны (диаметром не более 30 километров при такой расчетной массе) с другим гигантским объектом диаметром в десятик километром, то есть почти тех же размеров, что и сам спутник. Вероятность подобного события крайне мала.

Результаты научной работы Карунатиллаке и его коллеги представят на ежегодной встрече Американского геофизического союза, которая пройдет с 15 по 19 декабря в Новом Орлеане.

Игорь Байдов

503 статей

Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram