Происхождение естественных спутников — очень важная область научных исследований для понимания эволюции планетарных систем. Недавнее исследование междисциплинарной команды из НАСА и Даремского университета предлагает новый взгляд на формирование Фобоса и Деймоса, двух спутников Марса.
Используя современные методы численного моделирования, исследователи изучили до сих пор мало рассматривавшийся механизм образования спутников, основанный на гравитационной фрагментации астероидного тела вблизи Красной планеты.
Этот методологический подход исходит из двух предыдущих гипотез образования марсианских спутников: прямого захвата астероида и гигантского столкновения с планетой. И он дает особенно интересные результаты.
Моделирование происхождения спутников Фобос и Деймос
В ходе моделирования был реализован очень сложный экспериментальный протокол, в котором изучалось около 500 различных сценариев прохождения астероида. Анализируемые кинематические параметры включали размер астероида от 10 до 500 км, скорость пролета от 5 до 25 км/с, угол сближения от 30 до 150 градусов и минимальное расстояние от центра Марса от 1000 до 5000 км.
Вычислительная модель реконструировала многофакторный процесс гравитационной фрагментации. Астероид под воздействием интенсивных марсианских приливных сил подвергается постепенной дезинтеграции, которая приводит к широкому рассеиванию фрагментов. Моделирование показывает, что около 55-60 % обломков покидает марсианскую систему, а остальные 40-45 % распределяются по сложным околопланетным орбитам.
Важнейшим этапом модели является последующая динамическая эволюция: орбитальные фрагменты проходят через повторяющиеся циклы столкновений и повторных агрегаций. В результате этих процессов образуется околопланетный диск из обломков, который, благодаря гравитационным механизмам аккреции, потенциально может привести к появлению Фобоса и Деймоса. Ниже представлено видео с результатами исследования.
Новые перспективы благодаря миссии MMX
Решающим испытательным полигоном для этой теоретической модели станет миссия Martian Moons eXploration (MMX), возглавляемая Японским космическим агентством JAXA при участии НАСА. Одна из целей миссии — проверить различные гипотезы формирования спутников Марса.
В частности, прибор MEGANE (Mars-moon Exploration with GAmma rays and Neutrons) на борту MMX определит химические элементы, из которых состоит Фобос, и поможет выбрать места для сбора образцов. Ведь понимание того, из чего состоят эти спутники, может помочь отличить спутники астероидного происхождения от спутников планетарного происхождения, образовавшихся в результате столкновения.
Тем временем исследователи уже планируют последующие итерации вычислительной модели. Они намерены увеличить разрешение симуляций, реализовать более сложные термодинамические модели и интегрировать алгоритмы машинного обучения для прогностического анализа.
Научный потенциал не ограничивается простым пониманием марсианских спутников: этот методологический подход может дать новые ключи к интерпретации формирования спутниковых систем в различных планетарных контекстах.
С исследованием, опубликованным в журнале Icarus, можно ознакомиться здесь.
