Czy Fobos i Deimos były kiedyś pojedynczym marsjańskim księżycem, który się rozdzielił? Nieprawdopodobne, mówi nowe badanie

Początek Fobos i Deimos, księżyc Marsa, był dla astronomów zagadką. Te dwa ciała są częścią objętości i masy Księżyc, ma średnicę 22,7 km (14 mil) i 12,6 km (7,83 mil). Oba mają krótki okres orbitalny, trwający 7 godzin 39 minut 12 sekund (Phobos) i 30 godzin 18 minut 43 sekundy (Deimos), aby okrążyć Marsa. Oba mają również nieregularny kształt, co prowadzi wielu do spekulacji, że kiedyś były asteroidami, które zostały wyrzucone z głównego pasa i przechwycone przez grawitację Marsa.

Istnieje również teoria, że ​​Phobos i Deimos byli kiedyś jeden księżyc Zderza się z masywnym obiektem, powodując jego rozszczepienie (znane również jako „hipoteza podziału”). W niedawnym artykule badawczym międzynarodowy zespół naukowców kierowany przez Instytut nauk o kosmosie i astronautyce (ISAS) ponownie rozważył tę hipotezę. Zdecydowali, że jeden satelita na orbicie synchronicznej nie wytworzy dwóch satelitów, jak widzimy tam dzisiaj. Zamiast tego, jak mówią, dwa księżyce mogły się zderzyć na długo przedtem, tworząc pierścień szczątków, który stworzyłby zupełnie nowy układ księżycowy.

Artykuł opisujący ich odkrycia pojawił się niedawno w Internecie i zostanie opublikowany w: Planetary Science Journal. Poszukiwania prowadził Dr Ryuki Hyodo, naukowiec w Wydziale Nauk o Układzie Słonecznym w ISAS, części Japońskiej Agencji Badań Kosmicznych (JAXA). Dołączyli do niego naukowcy z Institute of Earth Life Sciences w Tokyo Institute of Technology Instytut Fizyki Paris Globe na Uniwersytecie Paryskim oraz Grupa planetarna i dynamika orbitalna na Uniwersytecie Stanowym w São Paulo.

Jak już wspomniano, temat pochodzenia księżyców Marsa stał się w ostatnich latach gorącym tematem dla astronomów. Historycznie astronomowie skłaniali się ku hipotezie wychwytywania, która mówi, że Phobos i Deimos były kiedyś asteroidami typu D. Są to asteroidy złożone z krzemianów bogatych w materię organiczną, węgiel i bezwodne (bezwodne) krzemiany, które mogą zawierać lód wodny. Ta hipoteza jest w dużej mierze oparta na obserwacjach, które ujawniły podobieństwa w widmach między asteroidami typu D a tymi księżycami.

Alternatywnie, hipoteza gigantycznego uderzenia mówi, że impaktor uderzył w Marsa, tworząc wokół planety pierścień gruzu, który nagromadził się, tworząc uśpioną kupę gruzu. Jest to podobne do najszerzej akceptowanej teorii o tym, jak układ Ziemia-Księżyc uformował się miliardy lat temu w wyniku zderzenia z obiektem wielkości Marsa zwanym Theia (zwanym również Theia). Hipoteza gigantycznego uderzenia). Ostatnio zasugerowano, że Fobos i Deimos mogą nie być pierwotnymi ciałami powstałymi w wyniku schwytania lub uderzenia, ale raczej pozostałościami rozbitego pierwotnego księżyca.

Teoria ta została nazwana „hipotezą recyklingu okrągłego księżyca”, która została przedstawiona w artykule badawczym Amira Hosseina Bagheriego i innych z 2021 roku. Zgodnie z tą hipotezą, ten protoplasta księżyca został rozerwany od 1 do 2,8 miliarda lat temu z powodu sił pływowych lub wstrząsu. Powstałe szczątki utworzyły pierścień wokół Marsa, który został ostatecznie zawrócony do postaci Fobosa i Deimosa. Jak zauważyli astronomowie, model ten stwarza pewne problemy, w tym fakt, że Mars nadal ma układ pierścieni. Jak dr Hyodo wyjaśnił Universe Today za pośrednictwem poczty elektronicznej, on i jego zespół zauważyli inne problemy:

„Badając ewolucję pływową księżyców w czasie, Bagheri et al. (2021) znaleźli rozwiązanie, że Phobos i Deimos mogli kiedyś mieć orbity, które się przecinają. To jest ich świadectwo: ich powiedzenie, że Fobos i Deimos to jeden księżyc, który podzielił się, tworząc Fobosa i Dejmosa. Zauważ, że jeśli zmienisz parametry, które kontrolują ewolucję pływów, to orbity Fobosa i Deims w przeszłości nie przecinają się ze sobą. Idea Bagheri i in. Opiera się na ich parametrach, które w przeszłości prowadziły do ​​tranzytów orbitalnych.„

Aby sprawdzić tę hipotezę, dr Héodo i współpracownicy zaczęli od postulowania, że ​​Phobos i Deimos byli kiedyś jednym ciałem. Następnie przeprowadzili symulacje numeryczne, które łączyły modele geofizyczne i ewolucję pływową systemu Mars i jego satelitów. Na tej podstawie, powiedział dr Héodo, ustalili, że jest wysoce nieprawdopodobne, aby Phobos i Deimos powstali z tego samego ciała:

„Następnie obliczyliśmy kolejne ewolucje orbitalne księżyców w bezpośrednim podejściu trzech ciał (Mars-Fobos-Deimos), które może dokładnie obliczyć bliskie spotkania, interakcje grawitacyjne i kolizje między księżycami. Odkryliśmy, że oba księżyce prawdopodobnie się zderzą (więcej niż 90% przez przypadek) przez pewien okres czasu. Bardzo krótko po rozszczepieniu (mniej niż 10^4 lata). Ten efekt jest bardzo destrukcyjny (tj. efekt dużej prędkości), a zatem dwa księżyce (Phobos i Deimos ) zostały katastrofalnie zniszczone.”

Krótko mówiąc, gdyby Fobos i Deimos oddzielili się od jednego przodka (1 do 2,7 miliarda lat temu), zderzyliby się w ciągu 100 000 lat. To pozostawiłoby Marsa z innym pierścieniem szczątkowym, który nadal istnieje do dziś, a nie z jego dwoma księżycami o nieregularnych kształtach, które akurat przypominają skład asteroid. Odkrycia te wznowiły debatę na temat pochodzenia księżyców Marsa, a także sugerują, że może nie zostać rozwiązany, dopóki próbne misje powrotne nie zostaną wysłane w celu zbadania księżyców Marsa.

Na stole jest obecnie kilka koncepcji misji. W 2008 r. NASA Centrum Badawcze Glenna Badając potencjalne zadanie zwrotu próbki, znane jakoHala„Zrozumiałem. To jest nowe HoryzontyKoncepcja kategorii zwróci próbkę Phobos i Deimos. W styczniu 2013 r. naukowcy ze Stanford University, Massachusetts Institute of Technology (MIT) i NASA Jet Propulsion Laboratory rozpoczęli współpracę nad nowym projektem. Geodeta Phobo Wyprawa. Misja jest obecnie w fazie testów z możliwym oknem startowym w 2023 i 2033 roku.

W marcu 2014 r. NASA zaproponowała misję klasy Discovery o nazwie Fobos, Deimos i środowisko Mars (PADME), który do 2021 r. umieści orbiter na orbicie Marsa w celu zbadania Phobos i Deims. Pojęcie dziedzictwa nazywa się Ozyrys Rex 2 Uważa się, że użyje części pierwszego Ozyrys Rex misja (przykładowa misja powrotna na asteroidę Bennu) oraz próbna misja powrotna od Phobos i Deims. Oprócz NASA inne agencje kosmiczne mają również nadzieję na wysłanie zrobotyzowanego statku kosmicznego do zbadania satelitów Martina.

W 2015 roku Japońska eksploracja kosmosu (JAXA) ujawnił swoją koncepcję misji, aby zwrócić próbkę Fobosowi znanej jako Odkrywanie księżyców Marsa (MMX). Ta misja przeprowadzi lot na pokładzie Deimosa przed kilkukrotnym lądowaniem na Fobosie, aby uzyskać próbki – podobnie jak Hayabusa 2 Misja, która miała miejsce na asteroidzie Ryugu. Misja ta ma zasięg międzynarodowy, przy udziale NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej, a jej wystrzelenie planowane jest obecnie na 2024 r., a próbki zostaną zwrócone na Ziemię pięć lat później.

Rosja planuje powtórzyć swoją poprzednią próbę wysłania próbnej misji powrotnej do Fobosa o nazwie Phobos-Grant (po rosyjsku oznacza „Ziemia Fobosa”) Pod koniec 2020 r. W 2015 r. Europejska Agencja Kosmiczna rozpoczęła ocenę misji zwrotu próbki Fobosowi Ślad stopyktóry miał wystartować do 2024 roku. Misja ta pierwotnie miała być wspólnym wysiłkiem Europejskiej Agencji Kosmicznej i Europejskiej Agencji Kosmicznej Roscosmos, która od tego czasu wypowiedziała umowy o współpracy z powodu rosyjskiej inwazji na Ukrainę.

Ze wszystkich tych propozycji jasno wynika, że ​​wiele agencji kosmicznych zamierza w najbliższej przyszłości zbadać księżyce Marsa. Pochodzenie i późniejsza ewolucja tych księżyców jest częścią szerszych wysiłków zmierzających do zbadania i scharakteryzowania Marsa. Tymczasem debata trwa!

Dogłębna lektura: arXiv