Орбита марсианской луны намекает на наличие в далеком прошлом кольца у планеты

Ученые установили, что единственный способ получить необычно наклоненную орбиту Деймоса - это иметь кольцо вокруг Марса миллиарды лет назад.

Когда некоторые из наиболее массивных планет нашей Солнечной системы имеют гигантские кольца и многочисленные большие луны, у Марса есть только две маленьких, деформырованных луны, Фобос и Деймос. Хотя эти луны небольшие, их особые орбиты скрывают важные тайны об их прошлом, говорится в пресс-релизе Института SETI, Калифорния, США.

Долгое время ученые считали, что две луны Марса, обнаруженные в 1877 году, были захваченными астероидами. Однако, поскольку их орбиты находятся почти в той же плоскости, что и экватор Марса, луны должны были образоваться одновременно с Марсом. Но орбита меньшей, более удаленной луны Деймоса наклонена на два градуса.

"Тот факт, что орбита Деймоса не находится точно в плоскости с экватором Марса, считалось несущественным, и никто не захотел попробовать объяснить это", - говорит ведущий автор исследования Матия Цюк, научный сотрудник Института SETI. "Но когда у нас появилась новая большая идея, и мы посмотрели на нее новым взглядом, орбитальный наклон Деймоса раскрыл свою большую тайну".

Эту важную новую идею выдвинули в 2017 году соавтор Цюка Дэвид Минтон, профессор университета Перди, и его тогдашний аспирант Эндрю Гессельброк. Гессельброк и Минтон отметили, что внутренняя луна Марса, Фобос, теряет высоту, поскольку ее маленькая сила тяжести взаимодействует с надвигающимся марсианским шаром. Вскоре (в астрономическом аспекте) орбита Фобоса упадет слишком низко и сила притяжения Марса разорвет его на куски, образовав кольцо вокруг планеты. Гессельброк и Минтон предполагают, что на протяжении миллиардов лет поколения марсианских лун уничтожались, образуя кольца. И каждый раз кольцо порождает новую, меньшую луну, чтобы повторить этот цикл заново.

Эта теория о цикличности марсианской луны имеет один важный нюанс, который делает возможным наклон Деймоса: новорожденная луна отошла бы от кольца и Марса. И находилась бы в противоположном направлении от внутренней спирали, действию которой подвергается Фобос через гравитационные взаимодействия с Марсом. Луна, которая мигрирует наружу колец, может наткнуться на так называемый орбитальный резонанс, когда орбитальный период Деймоса втрое превышает орбитальный период второй луны.

Эти орбитальные резонансы привередливые, но предсказуемы относительно направления, в котором они пересекаются. Можно сказать, что только движущаяся наружу луна могла сильно повлиять на Деймоса, а это значит, что у Марса должно было быть кольцо, выталкивающее внутреннюю луну наружу. Цюк и его сотрудники считают, что эта луна, возможно, была в 20 раз больше, чем Фобос, и, вероятно, была его «бабушкой», которая существовала чуть более 3 миллиардов лет назад, за которой следовали еще два цикла кольцо-луна, где последняя луна - Фобос.

Эта проницательность от умеренного наклона орбиты смиренной луны имеет определенные существенные последствия для нашего понимания Марса и его лун. Открытие прошлого орбитального резонанса обводит рамку вокруг теории кольцо-луна для Марса. Из этого следует, что в течение большей части своей истории Марс имел большое кольцо. Пока Деймосу миллиарды лет, Цюк и его сотрудники считают, что Фобос молодой как астрономический объект, образовавшись, возможно, только 200 миллионов лет назад, как раз во времена динозавров.

Эти теории могут быть подвергнуты серьезным испытанием через несколько лет, когда японское космическое агентство JAXA отправит запланированный в 2024 году космический аппарат на Фобос, который будет собирать образцы с поверхности луны и вернет их на Землю. Тюк надеется, что это даст нам твердые ответы о мутном прошлом марсианских лун.

Это исследование было представлено на 236-м заседании Американского астрономического общества, проходившего фактически 1-3 июня 2020 года, и было принято для публикации в журнале «Astrophysical Journal Letters».

Читайте еще интересные факты о космосе.