Новое исследование NASA, проведённое с использованием серии суперкомпьютерных симуляций, предлагает потенциальное решение давней марсианской загадки: как у Марса появились спутники Фобос и Деймос. Согласно выводам, опубликованным в журнале Icarus, первым этапом могло стать разрушение астероида, пролетающего вблизи планеты.

Исследовательская группа под руководством Джейкоба Кегеррейса, научного сотрудника из Исследовательского центра Эймса NASA, обнаружила, что сильное гравитационное притяжение Марса может «разорвать на части» астероид, разбросав фрагменты по различным орбитам вокруг планеты. Более половины фрагментов покинули бы марсианскую систему, но другие остались бы на орбите. В моделировании некоторые из оставшихся частей астероида направлены на пути столкновения друг с другом, каждое столкновение ещё больше измельчает их и образует ещё больше фрагментов.

«Интересно исследовать новый вариант происхождения Фобоса и Деймоса — единственных лун в нашей солнечной системе, которые вращаются вокруг каменистой планеты, помимо Земли. Более того, новая модель предлагает прогнозы о свойствах этих спутников, которые можно проверить, сравнив их со стандартными идеями для этого события в истории Марса», — сказал Кегеррейс.

Исследователи изучили сотни различных симуляций сближения, используя модель с открытым исходным кодом SWIFT и вычислительные мощности Университета Дарема в Соединённом Королевстве. Они обнаружили, что во многих сценариях достаточное количество фрагментов астероида сохраняется на орбите, а затем служит сырьём для формирования спутников.

Две гипотезы формирования марсианских лун лидируют в этом списке: одна предполагает, что пролетающие астероиды были целиком захвачены гравитацией Марса, а другая утверждает, что удар по планете вынес достаточно материала для формирования диска и, в конечном итоге, лун. Однако последнее объяснение лучше объясняет пути, по которым Фобос и Деймос движутся сегодня, хотя удар поднимает материал, который затем скапливается в диск, который остаётся близко к планете. А луны Марса, особенно Деймос, находятся довольно далеко от планеты и, вероятно, сформировались там.

«Наша гипотеза предполагает более эффективное распределения материала, из которого сформировались луны, по внешним областям диска. Это означает, что гораздо меньший астероид всё равно мог бы оставить достаточно материала, чтобы отправить строительные блоки спутников в подходящую зону, — сказал Джек Лиссауэр, научный сотрудник Эймса и соавтор статьи.

Проверка различных идей о формировании лун Марса является основной целью предстоящей миссии по сбору образцов Martian Moons eXploration (MMX), возглавляемой JAXA. Космический аппарат будет исследовать обе луны, чтобы определить их происхождение, а также соберёт образцы Фобоса, которые будут доставлены на Землю для изучения.

Инструмент NASA на борту, называемый MEGANE, определит химические элементы, из которых состоит Фобос, и поможет выбрать локации для сбора образцов. Понимание того, из чего состоят спутники, станет одной из подсказок, которая может помочь отличить луны от лун астероидного происхождения или луны с планетарным и ударным источником.

Прежде чем учёные получат часть Фобоса для анализа, Кегеррейс и его команда продолжат с того места, на котором остановились, продемонстрировав формирование диска, содержащего достаточно материала для образования Фобоса и Деймоса.

«Далее мы надеемся развить этот проект подтверждения концепции, чтобы смоделировать и изучить более подробно полную хронологию формирования. Это позволит изучить структуру самого диска и сделать более подробные прогнозы о том, что может найти миссия MMX», — сказал Винсент Эке, доцент Института вычислительной космологии в Даремском университете и соавтор статьи.

Эта работа расширяет понимание того, как могут образовываться луны, даже если окажется, что луны Марса образовались по другому сценарию. По словам Кегеррейса, моделирование предлагает увлекательное исследование возможных результатов столкновений таких объектов, как астероиды и планеты, что было обычным явлением в ранней Солнечной системе.