Орбіта марсіанського місяця натякає на наявність в далекому минулому кільця у планети

Вчені встановили, що єдиний спосіб отримати надзвичайно нахилену орбіту Деймоса - це мати кільце навколо Марса мільярди років тому.

Коли деякі з найбільш масивних планет нашої Сонячної системи мають гігантські кільця і численні великі місяці, у Марса є лише два маленькі, спотворені місяці, Фобос і Деймос. Хоча ці місяці невеликі, їх особливі орбіти приховують важливі таємниці про їхнє минуле, розповідається в прес-релізі Інституту SETI, Каліфорнія, США.

Довгий час вчені вважали, що два місяці Марса, виявлені в 1877 році, були захопленими астероїдами. Однак, оскільки їх орбіти знаходяться майже в тій самій площині, що і екватор Марса, місяці мали утворилися одночасно з Марсом. Але орбіта меншого, більш віддаленого місяця Деймоса нахилена на два градуси.

"Той факт, що орбіта Деймоса не знаходиться точно в площині з екватором Марса, вважався несуттєвим, і ніхто не захотів спробувати пояснити це", - каже провідний автор дослідження Матія Цюк, науковий співробітник Інституту SETI. "Але коли у нас з’явилася нова велика ідея, і ми глянули на неї новим поглядом, орбітальний нахил Деймоса розкрив свою велику таємницю".

Цю важливу нову ідею висунули у 2017 році співавтор Цюка Девід Мінтон, професор університету Перді, та його тодішній аспірант Ендрю Гессельброк. Гессельброк і Мінтон зазначили, що внутрішній місяць Марса, Фобос, втрачає висоту, оскільки його малесенька сила тяжіння взаємодіє з марсіанською кулею, що насувається на нього. Незабаром (в астрономічному аспекті) орбіта Фобоса впаде занадто низько і сила тяжіння Марса розірве його на шматки, утворивши кільце навколо планети. Гессельброк і Мінтон припускають, що упродовж мільярдів років покоління марсіанських місяців знищувалися, утворюючи кільця. І кожен раз кільце породжує новий, менший місяць, щоб повторити цей цикл заново.

Ця теорія про циклічність марсіанського місяця має один важливий нюанс, який робить можливим нахил Деймоса: новонароджений місяць відійшов би від кільця та Марса. І знаходився б у протилежному напрямку від внутрішньої спіралі, дії якої піддається Фобос через гравітаційні взаємодії з Марсом. Місяць, що мігрує назовні кілець, може натрапити на так званий орбітальний резонанс, коли орбітальний період Деймоса втричі перевищує орбітальний період другого місяця.

Ці орбітальні резонанси вибагливі, але передбачувані щодо напрямку, в якому вони перетинаються. Можна сказати, що тільки місяць, що рухається назовні, міг сильно вплинути на Деймос, а це означає, що у Марса повинно було бути кільце, що виштовхувало внутрішній місяць назовні. Цюк та його співробітники вважають, що цей місяць, можливо, був у 20 разів більшим, ніж Фобос, і, ймовірно, був його «дідом», який існував трохи більше 3 мільярдів років тому, за яким слідували ще два цикли кільце-місяць, де останній місяць - Фобос.

Ця проникливість від помірного нахилу орбіти смиренного місяця має певні суттєві наслідки для нашого розуміння Марса та його місяців. Відкриття минулого орбітального резонансу обводить рамку навколо теорії кільце-місяць для Марса. З цього випливає, що протягом більшої частини своєї історії Марс мав велике кільце. Поки Деймосу мільярди років, Цюк та його співробітники вважають, що Фобос молодий як астрономічний об′єкт, утворившись, можливо, лише 200 мільйонів років тому, якраз у часи динозаврів.

Ці теорії можуть бути піддані серйозним випробуванням через кілька років, коли японське космічне агентство JAXA відправить запланований у 2024 році космічний апарат на Фобос, який збиратиме зразки з поверхні місяця і поверне їх на Землю. Цюк сподівається, що це дасть нам тверді відповіді про мутне минуле марсіанських місяців.

Це дослідження було представлене на 236-му засіданні Американського астрономічного товариства, що проходило фактично 1-3 червня 2020 року, і прийняте для публікації в журналі «Astrophysical Journal Letters».

Читайте ще цікаві факти про космос.