Zagadka pochodzenia księżyców Marsa

Astronomowie przez długie lata debatowali nad pochodzeniem małych satelitów Marsa. Niektórzy twierdzą, że Fobos i Deimos są po prostu asteroidami, które zostały dawno temu przechwycone przez grawitację Czerwonej Planety. Jednak z uwagi na to, że oba księżyce krążą wokół niej niemal w tej samej płaszczyźnie i po prawie kołowych orbitach, wielu naukowców uważa dziś, że Fobos i Deimos powstały wewnątrz dysku drobnych ciał, który otoczył Marsa po jego zderzeniu z innym obiektem.

Nowe badania dowodzą, że oba skaliste księżyce Marsa, Fobos i Deimos, mogły uformować się na skutek zderzeń pomiędzy dawnym proto-Marsem i mniejszymi planetoidami o średnicach zbliżonych do średnicy Ceres (około 950 kilometrów). Naukowcy stworzyli nowy trójwymiarowy model komputerowy, który uwzględnia różne interakcje pomiędzy marsjańskimi księżycami, a następnie symuluje sposób, w jaki dysk materii mógłby tworzyć się wokół Marsa po kolizji między Czerwoną Planetą a innym dużym obiektem. Dzięki temu nowatorskiemu podejściu zespół Robina Canupa i Juliena Salmona z Southwest Research Institute mógł prześledzić skutki takich zderzeń z dużo wyższą niż dotąd rozdzielczością.

Wnioski na dziś dzień są następujące: planetoidy o rozmiarach podobnych do Ceres i Westy mogą skutkować powstaniem gęstego dysku, który z kolei sprzyja tworzeniu się małych księżyców Marsa. Zewnętrzne obszary tego dysku po prostu skupiłyby się wówczas z czasem, zapadając się w to, co widzimy dziś jako satelity Fobos i Deimos. Z kolei jego wewnętrzne części tworzyłyby nieco większe księżyce, które jednak ostatecznie opadałyby torem spiralnym na powierzchnię Marsa.

Podobne modele tworzono już wcześniej, jednak symulacje te nie były wystarczająco wiarygodne ze względu na niską rozdzielczość i uproszczone założenia. Obecna symulacja i wyciągnięte z niej wnioski są wynikiem pierwszego spójnego modelu, który dobrze identyfikuje oddziaływania niezbędne do utworzenia się dwóch małych księżyców Marsa. Kluczowy jest w nim parametr charakteryzujący wielkość zdarzającego się z planetą obiektu. Okazuje się, że nie może być on za duży. Model przewiduje również, że oba księżyce zbudowane są głównie z materiału pochodzącego oryginalnie z Marsa, więc ich skład jest zbliżony do planety.

Japońska Agencja Kosmiczna JAXA przygotowuje obecnie misję Mars Moons eXploration (MMX). Sonda ma wystartować w roku 2020, po czym zbada Fobosa i Deimosa. Planowane jest także lądowanie próbnika na powierzchni Fobosa i zebranie próbek jego gruntu do dalszych badań na Ziemi. Podstawowym celem misji MMX jest wyjaśnienie pochodzenia księżyców Marsa. Jednak dobry model tłumaczący ich obecność i przewidujący skład tych satelitów stanowi ważną podstawę naukową dla tak ambitnego wyzwania.


Czytaj więcej:

 

Źródło: Astronomy.com/Science Advances

Rysunek: naukowcy wymodelowali możliwe mechanizmy zderzeń pomiędzy Marsem a obiektami o wielkości zbliżonej do Ceres. Wyniki symulacji 3-D pokazują, że zderzenia mogły doprowadzić do powstania dysku drobnych ciał wokół Marsa. Materiał ten pochodzi głównie z samej Czerwonej Planety. Zewnętrzna krawędź dysku ostatecznie scaliła się w dwa małe marsjańskie księżyce - Phobosa i Deimosa.
Źródło: Southwest Research Institute