Загадочный монолит на поверхности марсианского спутника
- Колин Баррас
- BBC Earth
Автор фото, Mars Global Surveyor/NASA
Несколько лет назад американская автоматическая межпланетная станция обнаружила на Фобосе этот странный вертикально торчащий объект, и до сих пор неизвестно, что он из себя представляет.
«Когда люди узнают об этом, они зададутся вопросом: кто его там оставил?»
Эти слова произнес в 2009 г. Базз Олдрин, второй в истории астронавт, ступивший на поверхность Луны.
Олдрин имел в виду странный предмет правильной формы, так называемый монолит, обнаруженный на поверхности марсианского спутника Фобоса.
И он был прав: загадочный монолит с тех пор не дает покоя многим. Появилось немало теорий, связывающих этот объект с инопланетной активностью; его именем даже назван музыкальный альбом, выпущенный в этом году Лесом Клейпулом и Шоном Ленноном.
Так с чем же мы имеем дело?
Автор фото, NASA/JPL-CalTech/University of Arizona
Подпись к фото,Фобос — один из двух спутников Марса
Монолит, как полагают ученые, представляет собой крупную каменную глыбу, достигающую, по некоторым оценкам, 90 м в высоту. Он находится в центре пустынной равнины, что делает его особенно заметным.
Но монолит на Фобосе — не уникальный объект. На поверхности Марса тоже имеется нечто подобное.
Научное сообщество не рассматривает подобные явления как доказательства существования развитой внеземной цивилизации.
Марсианский монолит, по мнению ученых, почти наверняка — каменный обломок относительно правильной формы, скатившийся вниз с расположенной неподалеку горы.
Причиной возникновения других необычных объектов на Марсе, таких как «парящая ложка» или «египетская пирамида», мог стать естественный процесс эрозии.
А знаменитое «лицо» на марсианской поверхности перестанет казаться жутким, если внимательно к нему приглядеться или рассмотреть его под другим углом.
Но монолит на Фобосе так досконально пока не изучался.
Автор фото, Mars Global Surveyor/Nasa
Подпись к фото,Марсианский монолит
Возможно, это просто осколок породы, образовавшийся в результате удара метеорита — свидетельства периодической астероидной активности на Фобосе имеются.
Еще одно возможное объяснение гласит, что подобные обломки попадают на Фобос с поверхности Марса, который время от времени бомбардируют астероиды.
Некоторые расчеты указывают на то, что из каждого миллиона обломков породы, усеивающих поверхность Фобоса, около 250, а то и больше, имеют марсианское происхождение.
Впрочем, не исключено, что монолит на Фобосе не имеет отношения к астероидам. Он может оказаться частью твердой породы самого спутника, проглядывающей сквозь слой каменных обломков.
Эту версию несколько лет назад изложили планетологи, обсуждавшие возможность отправки экспедиции к Фобосу.
Если гипотеза подтвердится, возможно, монолит даст ученым ответ на вопрос о происхождении марсианского спутника.
В этом случае ценность монолита существенно возрастет. По словам ряда ученых, Фобос — самое таинственное небесное тело в Солнечной системе.
Автор фото, Nasa/USGS
Подпись к фото,Вокруг Марса обращаются два небольших спутника — Фобос и Деймос
Фобос — один из двух небольших спутников, обращающихся вокруг Марса. Другой носит имя Деймос. Ученым не до конца понятно, как сформировались эти два объекта.
Оба спутника отличаются небольшими размерами и неправильной формой; они внешне похожи на астероиды, которые когда-то в далеком прошлом оказались захваченными гравитационным полем Марса. Однако особенности их орбит эту гипотезу опровергают.
Согласно другому объяснению, оба спутника образовались миллиарды лет назад из того же материала, что и сам Марс. Но точные астрономические измерения показывают, что плотность Фобоса значительно ниже, чем у типичной марсианской породы.
Остается третья версия: давным-давно Марс пережил разрушительное столкновение с крупной протопланетой, в результате чего и образовались два его спутника.
Похожая гипотеза объясняет происхождение Луны. Но Фобос и Деймос значительно меньше Луны. В результате столкновения у Марса должен был появиться гораздо более крупный спутник.
Новые варианты ответа содержатся в двух научных работах, опубликованных в 2016 г.
Автор фото, Mars Global Surveyor/Nasa
Подпись к фото,Монолит, торчащий на поверхности Фобоса
Оба исследования поддерживают версию о столкновении. В одной из работ содержатся дополнительные выкладки, указывающие на неастероидное происхождение Фобоса и Деймоса, а вторая в подробностях объясняет, почему у Марса сейчас всего два небольших спутника.
Согласно этой версии, в результате столкновения у Марса действительно появился крупный спутник.
Благодаря его гравитационному взаимодействию с Марсом из оставшегося космического мусора сформировалось нескольких спутников поменьше, включая Фобос и Деймос.
Постепенно высота орбит крупного спутника и всех остальных — кроме Фобоса и Деймоса — сокращалась, пока они не разрушились и не упали на марсианскую поверхность в виде обломков. Таким образом, у Марса остались лишь две нынешние луны.
Эту гипотезу могла бы подтвердить или опровергнуть предлагаемая экспедиция к Фобосу, целью которой должен стать анализ состава этого небесного тела.
В 2015 г. американское аэрокосмическое агентство НАСА выдвинуло предположение, что Фобос постепенно разрушается, свидетельством чему могут быть борозды на его поверхности.
Впрочем, времени для полета на Фобос предостаточно: по мнению ученых, в ближайшие 30-50 миллионов лет разрушение ему не грозит.
Загадка марсианских спутников — Троицкий вариант — Наука
Фобос (MRO, 23.03.2008)Изучение орбит спутников Марса и моделирование их изменений в далеком прошлом, по всей видимости, позволяет раскрыть загадку их происхождения. Соответствующая публикация появилась в Nature Astronomy от 22 февраля [1].
Чтобы разобраться в этом исследовании, мы побеседовали с одним из авторов статьи, Михаилом Эфроимским из Морской обсерватории США (US Naval Observatory), который считает, что на сегодняшний день у нас попросту нет другого сценария, объясняющего, откуда взялись две похожие луны.
Марсианские спутники Фобос (греч. φόβος «страх») и Деймос (греч. δείμος «ужас») были открыты соответственно 11 и 17 августа 1877 года (в год великого противостояния Марса) Асафом Холлом (Asaph Hall) из Морской обсерватории США. Их детальное изучение началось, конечно, гораздо позже. Первые фотографии Фобоса прислал «Маринер-7» в 1969 году (в год высадки американцев на Луну), а Деймоса — соответственно «Маринер-9» в 1971 году. Фобос (27×22×19 км) несколько больше Деймоса (16×12×10 км) и обращается вокруг Марса за 7,66 часа на высоте 6 тыс. км (большая полуось — 9 377 км), что намного ближе, чем в случае с любым другим спутником планеты в Солнечной системе (Деймос обращается за 30,35 часа, большая полуось его орбиты составляет 23 460 км).
Синхронный радиус — дистанция, при которой средняя угловая скорость движения расположенного там спутника равна угловой скорости вращения планеты (спутник, находящийся на такой орбите в плоскости экватора, как бы зависает над одной точкой; частный случай — круговая геостационарная орбита). Разумеется, для каждой планеты будет свой синхронный радиус (синхронный радиус Марса составляет 20,4 тыс. км, тогда как 17 тыс. км — это расстояние от поверхности Марса до синхронной орбиты), но Деймос ведет себя подобно нашей Луне — он находится на большом удалении и отстает при вращении Марса. Возникает приливный горб, увлекаемый быстро вращающейся планетой вперед по отношению к направлению на порождающий этот горб спутник.
Ближайший к Марсу Фобос, наоборот, движется по орбите быстрее, чем вращается марсианская поверхность под ним. Вызываемый Фобосом двойной приливный горб отстает от Фобоса, и взаимодействие Фобоса с этим горбом приводит к его дальнейшему сближению с Марсом. Через 30–35 млн лет Фобос должен упасть на планету, но, скорее всего, он еще до этого будет разорван мощными приливными силами, проходя предел Роша (радиус орбиты, на котором приливные силы центрального тела равны гравитационным силам, связывающим спутник воедино, в данном случае это 5,5 тыс. км).
Таким образом, разница между поведением Деймоса и Луны с одной стороны и Фобоса с другой определяется соотношением скорости вращения планеты и средней угловой орбитальной скорости спутника (средним движением, как говорят астрономы).
Однако приливы, порождаемые планетой в самом спутнике, находящемся на эллиптической орбите, работают совершенно иначе. Если спутник, подобно Фобосу, Деймосу и нашей Луне, приливно «заперт», всё время обращен к планете одной стороной, то приливы в нем притягивают его к поверхности планеты. Таким образом, в случае спутника, находящегося выше синхронного радиуса (Деймос и Луна), возникает конкуренция: приливные горбы на планете их расталкивают, а приливы в спутнике сближают. Что победит?
Ответ определятся двумя факторами: эксцентриситетом орбиты и вытянутостью формы спутника. Почему эксцентриситетом? Да потому, что, окажись его орбита круговой — и двойной приливный горб на спутнике не менялся бы во времени. Не было бы в спутнике ни меняющейся во времени деформации, ни приливной диссипации. И этот статический прилив ни на что бы не влиял. А при ненулевом эксцентриситете горб периодически меняет свою форму и этим отнимает у системы энергию, влияя на ее орбитальное движение.
При чем же здесь вытянутость формы спутника? При том, что синхронизованный спутник смотрит на планету одной стороной лишь в первом приближении. При наличии вытянутости он совершает небольшие «покачивания» в плоскости орбиты, называемые либрациями по долготе. Эти либрации усиливают приливную диссипацию — в нынешнем Фобосе более чем в два раза [2]. Прежде, когда эксцентриситет был куда выше, либрация могла усилить приливную диссипацию в Фобосе даже на два порядка и больше.
Спутники Марса могут оказаться как пришельцами-астероидами, так и сугубо «местными», родившимися вместе с планетой. Спектральный анализ их поверхностей дает сходство со спектрами, присущими некоторым классам астероидов. Это свидетельствует в пользу гипотезы об астероидном происхождении обоих объектов. Подобную версию подтверждает также низкая средняя плотность этих двух тел (когда-то спровоцировавшая Иосифа Шкловского на экстравагантную версию об искусственном происхождении спутников).
Против астероидной гипотезы говорит «аккуратность» орбит обоих спутников с низкой эллиптичностью и низким наклонением орбиты.
Для постоянного захвата планетой (т. е. для перехода с гиперболы на эллипс с планетой в одном из центров) пришелец должен избавиться от излишней энергии. Приливное взаимодействие со звездой и планетой здесь не поможет, поскольку приливная диссипация — эффект слишком слабый по сравнению с масштабом задействованных энергий. Торможение в остатках околопланетного диска возможно, но этот диск присутствовал лишь на самой заре существования Солнечной системы и был короткоживущим. И, что особенно важно, попади в него Фобос и Деймос, их орбиты вскоре потеряли бы свою эллиптичность в результате сильной диссипации. По этой же причине их орбиты быстро утратили бы и наклонение по отношению к экватору. Между тем оба спутника сохранили некий остаточный эксцентриситет и некое остаточное наклонение.
Существует еще один сценарий захвата, когда к планете приближается двойной астероид, и один из его компонентов захватывается, а второй «отстреливается», унося избыток энергии. Это не очень вероятный сценарий, и представляется еще менее вероятным, что у одной планеты он реализовался дважды.
Более правдоподобной версией является формирование Фобоса и Деймоса in situ, т. е. в окрестностях Марса. Как и в ситуации с захватом, здесь возникает проблема недолгой жизни спутника, оказавшегося ниже синхронного радиуса. Но в данном случае эта проблема решаема, если предположить, что Фобос и Деймос — фрагменты общего предка, большой луны, находившейся выше синхронного радиуса и развалившейся от столкновения с телом, прилетевшим извне. В рамках такого сценария оказывается возможным появление какого-то количества мелких и двух крупных осколков, один из которых мог обладать достаточно большим эксцентриситетом.
Еще одно очевидное обстоятельство, определяющее эффективность приливной диссипации в системе (а стало быть и утечки кинетической энергии), — это диссипативные свойства Марса и его лун. Грубо (очень грубо!) говоря, из чем более вязкого материала сформировано небесное тело, тем большей диссипацией сопровождается его деформация. И если у нас имеются некоторые представления о внутренней структуре и параметрах Марса, то в случае его спутников авторам работы [1] пришлось рассматривать широкие диапазоны значений параметров, отвечающих за диссипацию. В этом смысле путеводной звездой стал огромный кратер Стикни, расположенный на Фобосе и по размеру (9 км) сопоставимый с размерами самого спутника. Масштаб кратера свидетельствует о сильнейшем столкновении, пережитом этой луной. Такое столкновение разрушило бы Фобос, будь он кучей камней, стягиваемой лишь собственной гравитацией.
Интегрирование их орбит вспять во времени показало, что Фобос действительно прошел сквозь синхронный радиус, и что в прошлом (от 1 до 2,7 млрд лет назад — в зависимости от закладываемых в модель приливных параметров) орбиты Фобоса и Деймоса пересекались. Или почти пересекались с учетом крохотного различия в наклонениях. Это обстоятельство служит весомым аргументом в пользу предположения о том, что они являются осколками общего предка.
Но кто был их предком? Есть две возможности. Это тело могло сформироваться возле Марса из первоначального диска, а могло появиться несколько позже в результате мегаудара, выбросившего на околомарсианскую орбиту часть марсианской породы (примерно так же, как и с гипотетической Тейей, послужившей, по мнению ряда исследователей, причиной появления Луны у Земли).
Но это уже совсем другая история.
- Bagheri A., Khan A., Efroimsky M., et al. (2021) Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor. —
- Efroimsky M. (2018) Dissipation in a tidally perturbed body librating in longitude. Icarus 306: 328–354
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
См. также:
(PDF) Космический лифт «Фобос-Марс»
XLVIII Научные чтения памяти К.Э.Циолковского. г. Калуга 17-19 сентября 2013 г.
Космический лифт «Фобос-Марс»
А.В. Багров, д.ф.-м.н., ИНАСАН
В.А. Леонов, к.ф.-м.н., ИНАСАН
Если при подготовке полета людей к Марсу ориентироваться только на
современные технологии, то экспедиция будет не только очень дорогой, но и очень
рискованной. Природа словно позаботилась о решении сложных проблем .
У нашей
родной планеты есть спутник – Луна, который обладает очень полезными для
космического будущего свойствами. Луна имеет массу, всего в 81 раз меньше земной,
находится почти на круговой орбите, и всегда обращена к Земле одной стороной. Эти
свойства позволили нам предложить соединить Луну и Землю «космическим лифтом» [1].
С использованием лунного лифта в космос можно будет вывести и отправить к Марсу
любое потребное количество грузов.
Для обеспечения безопасности пилотируемых миссий к Марсу на его орбиту могут
быть доставлены запасы топлива, воды, кислорода и аварийно-спасательная техника. Все
это позволит гарантировать благополучное проведение пилотируемых полетов на Марс.
Но появляется еще одна возможность возвращения с Марса: космический лифт к его
спутнику Фобос. Фобос в 5,6 миллионов раз меньше Луны по массе, но находится тоже
почти на круговой орбите радиусом 9400 км, имеющей наклон всего 1º к плоскости
марсианского экватора и всегда обращен к Марсу одной стороной.
Орбитальная скорость
Фобоса равна 2,14 км/с. Если из середины обращенной к Марсу стороны Фобоса опустить
трос к поверхности Марса, то скорость нижней части троса относительно марсианского
экватора составит почти 2 км/с. Достичь такую скорость неизмеримо легче, чем первую
космическую, которая на Марсе составляет 5 км/с. Кроме того, для достижения полетной
скорости к Земле можно будет воспользоваться той же лифтовой системой, как и в случае
лунного лифта. Хотя масса Фобоса значительно меньше лунной, она все же достаточно
велика, чтобы осуществить несколько тысяч транспортных операций прежде, чем
возникнет необходимость в восстановлении изменившейся орбиты этого спутника.
Очень может быть, что марсианскую версию космического лифта окажется удобнее
реализовать на другом спутнике Марса – Деймосе. Деймос имеет массу в 7 раз меньше,
чем Фобос, его круговая орбита радиусом 23,5 тыс. км имеет совсем ничтожный
эксцентриситет, и он тоже обращен к Марсу одной стороной.
Скорость орбитального
движения Деймоса – чуть больше 1 км/сек. У поверхности Марса скорость лифтового
троса окажется почти такой же, но она будет в 5 раз меньше первой космической! Правда,
из-за малой массы Деймоса его орбита будет сильнее изменяться в результате
транспортных операций, и чаще требовать коррекции.
Технологии, необходимые для строительства космических лифтов, могут получить
неожиданное применение в технике межпланетных полетов. Если с помощью
сверхпроводящих тросов и маглевов можно ускорять и замедлять движение кабины
лифта, то что мешает применить их для межпланетной навигации? Мы предложили
применять их для торможения космических аппаратов возле астероидов [2]. Если с
аппарата, пролетающего мимо космического тела (астероида или кометного ядра),
выстрелить в него гарпунной пушкой и закрепить через гарпун конец тормозного троса в
массивном теле, то КА может тормозиться о трос совершенно так же, как кабина
космического лифта.
На то, чтобы затормозить КА, имеющий скорость встречи с
астероидом 10 км/с, применяя торможение 1 g, потребуется 1000 секунд; тормозной путь
составит 5 000 км. Такую минимальную длину должен иметь гарпунный трос на борту КА
для полного торможения. Столь длинный трос из углеродных нанотрубок толщиной 1 мм
будет иметь массу около 160 кг, что заметно меньше, чем масса топлива для тормозного
двигателя, необходимая для торможения.
Во время кратковременного торможения выделится огромная энергия, равная
кинетической энергии КА. Если бы ее удалось хотя бы частично аккумулировать, то ее
Установлено происхождение спутников Марса
Спутники Марса Фобос и Деймос являются обломками одного космического тела, выяснили швейцарские ученые. Некогда у Красной планеты была одна массивная «луна». Но в результате некоего катастрофического события она раскололась на части. Два фрагмента остались на орбите, притянутые силой гравитации, сообщает Nature Astronomy.
История возникновения Фобоса и Деймоса оставалась неустановленной на протяжении десятков лет.
«Идея состояла в том, чтобы проследить орбиты и их изменения в прошлом», – пояснил доктор Амир Хан из Цюрихского университета.
Известно, что оба спутника были открыты в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом. Фобос крупнее, его диаметр достигает 22,3 км, Деймоса – 12 км. Фобос расположен ближе к Марсу, чем его «собрат».
Ученые отметили, что обе «луны» отличаются неправильной формой и больше похожи на астероиды, чем на спутники. Но астероидами, случайно пойманными в гравитационную «ловушку», они не являются – на это указывают их орбиты. Они вращаются почти по кругу вокруг Марса и находятся на одной линии с экватором Красной планеты.
Новое исследование помогло объяснить эти необычные черты. Оба спутника состоят из очень пористого материала. Плотность этой породы составляет два грамма на кубический сантиметр, она легче мела (2,5 гр) и известняка (2,7 гр).
Эти данные, а также информация марсианских зондов помогли ученым рассчитать приливные силы, воздействующие на орбиты обоих спутников. При помощи компьютера они смоделировали, как менялись траектории движения Фобоса и Деймоса на протяжении их истории.
Расчеты показали, что 1-2,7 миллиарда лет назад Фобос и Деймос сошлись в одной точке. Это совпадение указывает на общее происхождение небесных тел. «Прародитель» спутников был дальше от Марса, чем Фобос сегодня, и, вероятно, находился на той же орбите, что и Деймос.
Исследование также показало, что Фобос медленно приближается к Марсу и менее чем через 40 млн лет столкнется с ним. А Деймос, как и Луна, постепенно отдаляется от планеты и однажды покинет ее зону притяжения.
Ранее сообщалось, что ученые впервые вырастили микробы в марсианском грунте. Для опытов они взяли фрагмент метеорита.
Фобос — Ин-Спейс
Фобос – это один из двух естественных спутников Марса.
Открыт американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году, хотя предположение о существовании у Марса двух спутников высказывал еще Иоганн Кеплер в 1611 году.
Они периодически появлялись в ходе разрушения спутников.
2 июня 2020 года, 22:00 9.7KЭти события не только впечатляют, но и помогают уточнить орбиты спутников Марса.
4 апреля 2019 года, 22:31 4KВысеченные борозды, которые видны на большей части поверхности Фобоса, впервые были замечены в 1970-х годах миссиями NASA «Mariner» и «Viking».
21 ноября 2018 года, 9:40 4.5KХотя спутники Марса изучаются космическими аппаратами на протяжении нескольких лет, у астрономов до сих пор нет ответов на вопросы, связанные с их происхождением и составом.
1 марта 2018 года, 20:25 9.
6KМаленькая луна совершает оборот вокруг Марса за 7 часов и 39 минут, что быстрее вращения планеты.
20 июля 2017 года, 22:02 5.7KВ ходе второго теста научных приборов орбитальный модуль миссии «ExoMars-2016» TGO передал на Землю цветной снимок Фобоса.
ExoMars  Фобос 7 декабря 2016 года, 12:22 6.1KОткуда взялись два естественных спутника Марса Фобос и Деймос? В течение долго времени их форма намекала на то, что они являются захваченными астероидами. Однако, их орбиты противоречат этой гипотезе.
4 июля 2016 года, 20:29 9.1KВ будущем Марсу понадобятся всевозможные исследователи, фермеры, геодезисты, учителя… но самое главное – ВЫ! Присоединяйтесь к NASA в путешествии на Марс.
17 июня 2016 года, 10:11 13.
1KКрошечные деформированные спутники Красной планеты зачастую считаются захваченными астероидами, однако, альтернативная теория предполагает, что они являются осколками, оставшимися от древнего воздействия на Марс. Теперь есть модель, показывающая, как это могло произойти.
9 апреля 2016 года, 11:48 6.3KУченые NASA приблизились разгадке тайны формирования спутника Марса Фобоса.
29 февраля 2016 года, 20:23 5.1KПланета Марс. Интернет-журналКак известно Асаф Холл открыл два маленьких спутника Марса. Размеры их дисков были не различимы ни в какой телескоп, а блеск в среднем противостоянии соответствовал 11,6 и 12,8 звездной величины. Это свидетельствовало об их весьма малых размерах. Оценить которые можно было следующим путем. В действительности, как показали фотографии «Маринера-9» в 1971 году, оба спутника оказались больше. Недооценка размеров спутников получилась потому, что их поверхность темнее марсианской. Орбиты спутников почти круговые. Природа спутников Марса остается неясной, но по фотографиям «Маринера-9» можно предположить, что и Фобос, и Деймос — каменные тела. Они весьма сильно отличаются от нашей Луны. Ни один из них не дает ночью столько света, сколько Луна. Фобос светит на Марсе примерно так же, как Венера на Земле, а Деймос — еще слабее. Неизвестно, как возникли марсианские луны. Некоторые ученые считают, что Фобос и Деймос могли образоваться путем гравитационной аккреции мелких камней, обращавшихся вокруг Марса в далеком прошлом. В таком случае образование этих спутников должно было происходить аналогично формированию нашей Луны, но в значительно меньших масштабах. По мнению других специалистов, Фобос и Деймос представляют собой захваченные астероиды, которые покрыты кратерами и изрыты бороздами неясного происхождения. Марс расположен очень близко к поясу астероидов, где тысячи огромных глыб обращаются вокруг Солнца. Возможно, что два таких астероида случайно проходили достаточно близко к Марсу и оказались навсегда пойманными гравитационным полем планеты. Если верна эта гипотеза, то марсианские луны, возможно, состоят из хондритового вещества, как многие метеориты. Плотность базальтовой породы чуть выше, чем у хондритовой. ФОБОС. Фобос совершает обращение вокруг планеты втрое быстрее, чем сам Марс вращается вокруг своей оси. За сутки Марса Фобос успевает совершить три полных оборота и пройти ещё дугу в 78°. Для марсианского наблюдателя он восходит на западе и заходит на востоке. Фобос — это мир с загадочным происхождением и судьбой. Он лёгкий — его плотность менее, чем в два раза превышает плотность воды. Планируется, что Фобос будет детально изучен космическим аппаратом Европейского Космического Агенcтва (ESA) Марс Экспресс, который должен быть выведен на орбиту Марса в конце 2003 года. В течение своей миссии номинальной продолжительностью в два года Марс Экспресс должен пройти несколько сот раз мимо спутника диаметром 22 км на расстоянии, не превышающем 3000 км. Космический аппарат Maрс ЭкспрессMaрс Экспресс составит первую глобальную карту Фобоса, что важно, потому что одна сторона спутника нам хорошо известна, а другая известна меньше. Мы должны будем получить с его помощью более полную информацию о топографии, внутреннем строении и составе спутника. Еще одна загадка Фобоса касается происхождения глубоких борозд на его поверхности. Некоторые из них расходятся от большого ударного кратера Стикни (Stickney), который искажает форму спутника. Как полагают, они указывают на силу удара, который почти раздробил небольшой спутник. Однако, другие борозды в центральной части Фобоса, идущие почти параллельно, подсказали другую мысль. Джон Мюррей (John Murray) из Открытого университета в Великобритании полагает, что борозды являются цепочками ударных кратеров, образованные выбросами при крупнейших ударах на Марсе. Он рассчитал скорость таких выбросов и положение и направление «траншей», которые они могли бы оставить на Фобосе. «Направление борозд соответствует предсказаниям гипотезы,» говорит он. В «хвостовой» части Фобоса борозд нет, что также согласуется с ней. Однако, передняя часть Фобоса никогда ранее не фотографировалась с близкого расстояния, а вид борозд здесь будет иметь решающее значение для этой теории. Впервые требуемые снимки должны будут сделать камеры «Марс Экспресса». «Если я прав, мы увидим здесь более широкие цепи «траншей», проходящие под различными углами,» говорит Мюррей. Рисунок. Предполагаемый вид Марса с Фобоса. Фобос (снимок аппарата Maрс Глобал Сэрвейор) |
Предположим, что отражательная способность спутников такая же, как и у самого Марса. Тогда отношение блеска планеты и спутника будет равно квадрату отношения их диаметров. Блеск Марса в среднем равен — 1,65 звездной величины, значит, Марс в 200 000 раз ярче Фобоса и в 600 000 раз ярче Деймоса. Отсюда следует, что диаметры обоих спутников меньше диаметра Марса в 450 и 770 раз соответственно, то есть равны 15 и 9 км. 
Поверхность обоих спутников исключительно темная. Краткие сведения о них приведены в таблице.
Если справедливо это предположение, то марсианские луны, вероятно, состоят из базальтовых пород, как и спутник нашей Земли.
Между последовательными верхними кульминациями Фобоса проходит 11 часов 07 минут.
Это должно помочь определить является ли он захваченным астероидом или нет.
«Раскрыта тайна формирования спутников Марса
Откуда взялись два естественных спутника Марса Фобос и Деймос? В течение долго времени их форма намекала на то, что они являются захваченными астероидами. Однако, их орбиты противоречат этой гипотезе. Два независимых и взаимодополняющих друг друга исследования дают ответ на этот вопрос. Одно из них, принятое к публикации в Astrophysical Journal, исключает захват астероидов и утверждает, что единственным сценарием, согласующимся с характеристиками Фобоса и Деймоса, является гигантское столкновение.
Второе, опубликованное в Nature Geoscience, с помощью передового цифрового моделирования показывает, как эти спутники сформировались из обломков гигантского столкновения Марса и протопланеты.
В одном из исследований международная команда ученых из Бельгии, Франции и Японии впервые разработала полностью согласованный сценарий формирования Фобоса и Деймоса, которые были образованы после столкновения Марса с космическим телом размером в 1/3 Красной планеты.
По мнению исследователей, обломки этой катастрофы, произошедшей спустя 100 – 800 миллионов лет после начала формирования Марса, образовали очень широкий диск вокруг планеты, состоящий из плотной внутренней части, содержащей материю, и очень тонкой внешней части, содержащей газ. Из плотной части диска сформировался спутник, превосходящий Фобос в тысячу раз. Гравитационное воздействие, созданное этим гигантом во внешнем диске, по-видимому, способствовало формированию других, более мелких и более отдаленных лун Марса. В течение многих тысяч лет на орбите Красной планеты кружили один большой и десятки мелких спутников. Затем, когда диск рассеялся, приливные силы Марса притянули большую часть этих спутников обратно на планету, в том числе и самый массивный. Только два самых отдаленных, Фобос и Деймос, смогли выжить в этой космической карусели.
В связи с разнообразием физических явлений команде ученых пришлось объединить три последовательных моделирования, для того, чтобы учесть физику гигантского столкновения, динамику обломков и их срастание в спутники, а также последующую долгую эволюцию сформировавшихся лун.
Очень маленький размер зерен на поверхности спутников Красной планеты не может быть объяснен только эрозией в следствии бомбардировки межпланетной пылью. Это означает, что Фобос и Деймос с самого начала состояли из очень мелких зерен, которые могут образоваться только из газа во внешней области диска, а не из крупных обломков во внутренней. Оба исследования сходятся в этом.
Кроме того, формирование марсианских лун из очень мелких частиц может объяснить их большую внутреннюю пористость и удивительно низкую плотность.
Фобос и Деймос являются фрагментами большего марсианского спутника, предполагает исследование | Планетарная наука
Фобос и Деймос, два спутника Марса, возникли в результате распада гораздо более крупной луны между 1 и 2,7 миллиарда лет назад, согласно новому компьютерному моделированию и анализу данных миссии НАСА InSight.
Компанию Марсу составляют две луны с кратерами — внутренняя луна по имени Фобос и внешняя луна по имени Деймос. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Техасский университет A&M.
Фобос и Деймос были открыты американским астрономом Асафом Холлом в Военно-морской обсерватории 18 августа 1877 года.
Эти спутники в форме картофеля вращаются вокруг Марса в синхронном вращении с наклонением всего 0,01 и 0,92 градуса относительно экваториальной плоскости планеты.
Хотя Фобос и Деймос малы, их необычные орбиты скрывают важные секреты их прошлого.
«Луна Земли по существу сферическая, в то время как спутники Марса имеют очень неправильную форму — как картофель», — сказал Амирхоссейн Багери, докторант Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, добавив
«Фобос и Деймос больше похожи на астероиды, чем на естественные спутники.Это заставило людей заподозрить, что на самом деле это могут быть астероиды, захваченные гравитационным полем Марса».
«Но вот тут-то и начались проблемы: предполагалось, что захваченные объекты будут следовать по эксцентричной орбите вокруг планеты, и эта орбита будет иметь случайное наклонение; в противоречие с этой гипотезой орбиты марсианских спутников почти круговые и движутся в экваториальной плоскости Марса. Итак, каково объяснение нынешних орбит Фобоса и Деймоса?»
Чтобы решить эту динамическую проблему, Багери и его коллеги использовали компьютерное моделирование и сейсмические данные миссии НАСА InSight.
«Идея заключалась в том, чтобы проследить орбиты и их изменения в прошлом», — сказал доктор Амир Хан, исследователь из Института физики Цюрихского университета и Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха.
«Как оказалось, орбиты Фобоса и Деймоса пересекались в прошлом. Это означает, что луны, скорее всего, находились в одном и том же месте и, следовательно, имеют одинаковое происхождение».
Исследователи пришли к выводу, что в то время вокруг Марса вращалось более крупное небесное тело.
Эта древняя луна, вероятно, была поражена другим телом между 1 и 2,7 миллиардами лет назад и в результате распалась.
— Фобос и Деймос — остатки той потерянной луны, — сказала Багери.
Моделирование команды также показывает, что, хотя Деймос продолжает очень медленно подниматься, Фобос столкнется с Марсом через 39 миллионов лет или распадется на кольцо из-за приливов.
«Результаты должны быть улучшены с помощью геофизических данных Mars InSight, в частности, рассеяния на Марсе и его частотной зависимости, которые контролируют историю орбиты Фобоса», — сказали ученые.
«Предстоящая миссия по исследованию марсианских спутников также предоставит важную информацию о недрах спутников, что поможет решить вопрос об их происхождении».
Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy .
_____
А. Багери и др. . Динамические свидетельства существования Фобоса и Деймоса как остатков разрушенного общего прародителя. Nat Astron , опубликовано в сети 22 февраля 2021 г.; doi: 10.1038/s41550-021-01306-2
Потерянная луна Марса как общий прародитель Фобоса и Деймоса
Наряду с Землей Марс является единственным телом во внутренней части Солнечной системы, у которого есть вращающиеся спутники.Асаф Холл открыл марсианские спутники Фобос и Деймос в 1877 году, но с тех пор их происхождение остается спорным. Часть загадки касается их физических характеристик. Эти спутники относительно малы (диаметр менее 30 км) и имеют неправильную форму. В отличие от нашей Луны и планет земной группы, Фобос и Деймос не очень плотные, что предполагает их пористость и, возможно, рыхлые агрегаты.
Находясь на расстоянии ~9377 км от поверхности Марса, Фобос в настоящее время находится в пределах синхронного радиуса (расстояние, на котором среднее движение спутника равно скорости вращения планеты) и настолько близок к пределу Роша, что признаки приливного разрушения видны на его поверхность.Отличие состоит в том, что Деймос находится за пределами синхронного радиуса, на расстоянии ∼23463 км, и постепенно удаляется по спирали.
Состав поверхности обоих этих спутников, полученный из спектров отражения поверхности Фобоса и Деймоса, отличается от состава поверхности Марса и напоминает спектры примитивных углеродистых астероидов внешнего пояса. Из-за этого сходства было высказано предположение, что они либо были помещены на орбиты вокруг Марса в результате захвата из близлежащего пояса астероидов, либо представляют собой остатки более крупного разрушенного родительского тела, которое либо было захвачено Марсом.
Марс и два его спутника Фобос и Деймос. Поверхность спутников с большим количеством кратеров предполагает, что они относительно старые, а их неправильная форма указывает на то, что астероиды были захвачены из близлежащего пояса астероидов.
Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona .В то время как захват обеспечивает простое объяснение очевидных различий в составе Марса и его спутников, орбитальные изменения, необходимые для соответствия современным почти круговым и почти экваториальным орбитам спутников, не легко вписываются в существующие модели захвата.Эти динамические трудности привели к альтернативным сценариям происхождения, предполагающим формирование спутников на месте в результате столкновения Марса с другим объектом. Однако такие сценарии не лишены проблем с объяснением размера спутников, их текущего местоположения и их максимального приливного времени жизни.
В 2019 году, когда я работал над моделированием диссипации на Марсе для миссии InSight (которой управляет Лаборатория реактивного движения НАСА) в рамках моей докторской диссертации в ETH Zurich, я понял, что большая часть существующих знаний в этом отношении происходит из измерения векового ускорения орбиты Фобоса предыдущими миссиями, такими как Mars Global Surveyor и Mars Express.
Таким образом, непосредственным применением нашего исследования было интегрирование орбитального расстояния Марса вперед во времени, чтобы рассчитать оставшееся время жизни Фобоса до тех пор, пока он либо не упадет на Марс, либо не распадется из-за сильных приливных сил. Основываясь на моделировании нашей модели, мы обнаружили, что примерно через 39 млн лет Фобос достигнет предела Роша Марса, что соответствовало предыдущим исследованиям.
Посадочный модуль InSight на Марсе впервые обнаружил несколько марсотрясений, которые используются для получения информации о недрах красной планеты.Изображение предоставлено: NASA/JPL-CalTech
. Изучение будущей судьбы Луны побудило меня обсудить с моими коллегами Амиром Ханом, который также является моим научным руководителем, и Михаилом Ефроимским возможность изучения прошлой истории орбит лун и поиска ключей к их происхождению: « Если мы можем интегрировать орбиты вперед во времени, почему бы нам не использовать аналогичную технику для изучения их рождения?» Проблема оказалась значительно сложнее, чем предполагалось изначально, но мы многому научились на этом пути.
Используя имеющиеся знания о внутренней части и диссипативных свойствах Марса, а также оценки свойств двух спутников, мы начали 100-секундную интеграцию орбит назад во времени с различными входными параметрами. С этой целью мы расширили предыдущую теорию приливной эволюции, которая оказалась существенно проблематичной из-за больших эксцентриситетов, полученных в наших симуляциях. Мы учитывали различные эффекты, такие как либрация лун по долготе, резонансное взаимодействие лун с Марсом, Солнцем и друг другом, а также внутренние свойства лун.
В широком диапазоне рассмотренных в нашей статье случаев пересечение орбит двух спутников представляется неизбежным. Это означает, что две луны должны были произойти от общего прародителя, который распался 1-2,7 миллиарда лет назад, сформировав Фобос и Деймос. Событие разрушения произошло таким образом, что Фобос и Деймос остались с относительно высоким начальным эксцентриситетом. Орбитальные свойства Фобоса были таковы, что он опустился ниже синхронного радиуса и эволюционировал до своей современной орбиты.
С другой стороны, Деймос, несмотря на то, что он вращался за пределами синхронного радиуса, также начал мигрировать внутрь, пока его орбитальная эволюция не изменилась вспять, и он не начал двигаться наружу из-за приливного демпфирования эксцентриситета. Это наблюдение противоречит распространенному мнению, что любой спутник, находящийся за пределами синхронного радиуса, всегда эволюционирует в направлении расширения своей орбиты.
Художественное изображение рождения марсианских спутников Фобоса и Деймоса. Изображение Марка А.Чеснок (markgarlick.com)
Наша новая модель происхождения марсианских спутников примиряет наблюдаемую современную орбитальную конфигурацию, очевидную раздробленность спутников и их различия в составе с Марсом. Детали события разрушения не являются частью нашего текущего исследования и должны быть рассмотрены более подробно в будущих исследованиях. Данные, полученные в ходе текущей миссии Mars InSight NASA и предстоящей миссии MMX (Martian Moons Exploration) Японского агентства аэрокосмических исследований, помогут решить вопрос о происхождении загадочных спутников Марса.
Твиттер: @bagheriamirh
Каталожные номераБагери А., Хан А., Ефроимский М., Кругляков М., Джардини Д. Динамические доказательства Фобоса и Деймоса как остатков разрушенного общего прародителя. Естественная астрономия (2021)
Багери, А., Хан, А., Аль-Аттар, Д., Кроуфорд, О. и Джардини, Д. Приливная реакция Марса, ограниченная лабораторными моделями вязкоупругой диссипации и геофизическими данными. Журнал геофизических исследований: Планеты (2019).
Биллс, Б.Г., Нойманн, Г.А., Смит, Д.Е. и Зубер, М.Т. Улучшенная оценка приливной диссипации на Марсе на основе наблюдений MOLA за тенью Фобоса. Журнал геофизических исследований (Планеты) 110, 7004 (2005).
Блэк Б. и Миттал Т. Гибель Фобоса и развитие марсианской кольцевой системы. Nature Geoscience 8, 913 (2015).
Лэйни В.
, Дехант В. и Петцольд М. Первые числовые эфемериды марсианских спутников. Астрономия и астрофизика 465, 1075–1084 (2007).
Джардини, Д. и др. Сейсмичность Марса. Nature Geoscience 13, 205–212 (2020).
Исследование происхождения спутников Марса
Фобос (справа) и Деймос (слева), полученные в ходе научного эксперимента по визуализации с высоким разрешением (HiRISE) марсианского разведывательного орбитального аппарата. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/JHU/APL. Было высказано предположение, что два естественных орбитальных спутника Марса — большая внутренняя луна Фобос и меньшая внешняя луна Деймос — являются захваченными астероидами.Хотя на изображениях этих спутников, сделанных с космических аппаратов, вращающихся вокруг Марса, видны покрытые кратерами поверхности, похожие на те, что видны на типичных астероидах, остается неопределенность в отношении их происхождения. Современные почти круговые орбиты с малым наклонением спутников вокруг Марса трудно объяснить динамически с помощью внешнего захвата, и некоторые ученые предположили, что вместо этого они образовались из обломков, выброшенных на Марс в результате гигантского удара.
Исследователи под руководством Амирхоссейна Багери из ETH Zürich провели исследование динамического моделирования, чтобы получить представление о происхождении и эволюции Фобоса и Деймоса.Багери и его коллеги использовали геофизические и сейсмические данные, а также лабораторные вязкоупругие модели для моделирования приливной эволюции Фобоса и Деймоса. Результаты, основанные на расчетах приливного взаимодействия между каждым спутником и Марсом, позволяют предположить, что орбиты Фобоса и Деймоса пересекались от 1 до 2,7 миллиарда лет назад. Следовательно, Фобос и Деймос могли образоваться в результате распада общего родительского тела, которое уже обращалось вокруг Марса на расстоянии, близком к синхронно-орбитальному расстоянию (место, где период обращения вокруг Марса равен периоду вращения Марса).Модель показывает, что Деймос изначально начал двигаться внутрь, поскольку его эксцентриситет затухал после возможного разрушения родительского тела. Как только его орбита стала почти круговой, но все еще за пределами синхронной орбиты, он начал медленно удаляться от Марса, чтобы достичь своего нынешнего положения.
Модель также может объяснить текущее положение Фобоса, который вращается ближе к Марсу, чем любая другая луна к своей планете в Солнечной системе, за счет приливного демпфирования эксцентричной орбиты, которое оставило его внутри синхронно-орбитального расстояния.Фобос продолжит эволюционировать ближе к Марсу. Это может привести к тому, что Фобос в конечном итоге столкнется с Марсом, но, скорее всего, сначала приведет к его собственному разрушению из-за усиления приливов по мере его приближения к Марсу в течение следующих десятков миллионов лет.
На сегодняшний день не было успешных высадок ни на Фобос, ни на Деймос. Миссия Martian Moons Exploration (MMX) Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), запуск которой запланирован на 2024 год, предоставит возможность подробно изучить спутники Марса, в том числе внутренние свойства, которые представляют большой интерес для исследований приливной эволюции.MMX также попытается собрать и вернуть материал с Фобоса на Землю.
Лучшее понимание внутренней части и других физических свойств Фобоса и Деймоса (и самого Марса) может, наконец, ответить на вопрос, были ли спутники Марса захвачены, образовались в результате гигантского удара или сформировались из родительского тела, которое могло быть со- образовались вместе с самим Марсом. ПОДРОБНЕЕ
Найдите марсианские спутники Фобос и Деймос на самом близком расстоянии от Красной планеты – Astronomy Now
Нравится ли вам экстремальные задачи наблюдения? Если у вас есть качественный телескоп с апертурой 25 см (10 дюймов) или больше, у вас отличное зрение и прозрачность неба, то вы можете просто мельком увидеть Фобос и Деймос, крошечные спутники Марса примерно в то время, когда Красная планета находится ближе всего к Земля 31 июля. Близость звездной величины -2,8 к Марсу означает, что вам нужно поймать спутники вблизи элонгации, поскольку Фобос (величина +11) и Деймос (величина +12) удаляются от лимба своей родительской планеты не дальше, чем на 21½ и 72 угловых секунды соответственно.
.См. диаграмму или таблицу в нижней части этой страницы для других случаев удлинения. Графика Аде Эшфорд. После долгого 15-летнего ожидания поклонников близких марсианских противостояний Красная планета быстро приближается к точке наименьшего отделения от Земли. В 8:45 BST на во вторник, 31 июля года, расстояние между центрами обеих планет сократится до 0,385 астрономических единиц, или 57,6 миллиона километров (35,8 миллиона миль).
В конце этого месяца Красная планета достигает максимального углового размера 24.3 угловых секунды, когда телескоп с увеличением всего в 80 раз увеличит его до того же размера, каким полная Луна кажется невооруженному глазу. Обратите внимание, что диск Марса составляет 20 угловых секунд или шире до 6 сентября этого года. Вы можете узнать больше о наблюдении за Марсом, прочитав эту статью.
Цветное изображение самого внутреннего и самого большого спутника Марса Фобоса с размерами 27 × 22 × 18 километров, полученное с помощью прибора HiRISE марсианского разведывательного орбитального аппарата 23 марта 2008 года.
Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.В настоящее время Марс кажется большим и ярким для наблюдателей во всем мире, но продолжающаяся пыльная буря лишила многих детальных изображений, которые они ожидали. Тем не менее, буря утихает, и контраст возвращается к заметным элементам поверхности, выделенным в нашем интерактивном онлайн-картографе Марса. Но есть еще одна наблюдательная задача, которую вы можете решить, когда Красная планета находится так близко — ищите две ее крошечные луны, Фобос и Деймос .
«Страх» и «ужас»
Названные в честь мифологических сыновей-близнецов греческого бога войны, Ареса, Фобоса (что означает страх) и Деймоса (ужас) были обнаружены американским астрономом Асафом Холлом незадолго до благоприятного противостояния Марса 1877 г. с использованием 26-дюймового рефрактора в Военно-морской обсерватории США (USNO) в Вашингтоне, округ Колумбия.Он увидел самый дальний спутник Деймос 11 августа и Фобос неделей позже.
Теперь мы знаем, что Фобос в форме картофеля является более крупным из двух спутников с размерами 27 × 22 × 18 километров, обращаясь по орбите всего в 6 000 километров над поверхностью Марса — ближе к своей родительской планете, чем любой другой известный спутник — один раз в 7&frac23. ; часы. Деймос имеет размеры 15 × 12 × 11 километров и обращается вокруг Марса на среднем расстоянии 23 460 километров каждые 30,3 часа.
Поиски Фобоса и Деймоса
Учитывая их миниатюрные размеры, марсианские спутники доступны для наблюдения в большие телескопы только тогда, когда Красная планета находится особенно близко.Примерно в конце июля и начале августа 2018 года Фобос мерцает с величиной +11, в то время как Деймос бледнеет на +12 звездной величины. Если бы не обжигающее сияние и близость Марса — Фобос никогда не удаляется дальше, чем на 21,5 угловых секунды от лимба Марса и на 71,8 угловых секунды от Деймоса, — эти две луны были бы удобными целями для телескопов с апертурой 15 см (6 дюймов).
Во время последнего близкого противостояния Марса в 2003 году нескольким наблюдателям удалось разглядеть луну с помощью 20-сантиметровых (8-дюймовых) инструментов. В этом противостоянии вы также должны учитывать свечение убывающей выпуклой Луны Земли.
Поскольку диск Марса по крайней мере в 800 000 раз ярче самого слабого спутника Деймоса, чрезвычайно сложной задачей является обнаружение (или визуализация) тусклых пятнышек света среди яркого света их родительской планеты. В идеале телескоп с открытой апертурой является вашим предпочтительным инструментом, поскольку вы хотите свести к минимуму дифракцию (например, легко потерять из виду луну, если ее изображение попадает на дифракционный штырь ньютоновской антенны с традиционной опорой вторичного зеркала), плюс вам нужна чистая и коллимированная оптика с качественными окулярами с многослойным просветлением для уменьшения светорассеяния.При поиске луны в элонгации вам может оказаться полезным подтолкнуть диск Марса сразу за пределы поля зрения.
Графика AN от Аде Эшфорд на основе данных, предоставленных Системой планетарных данных НАСА (PDS) / SETI / Martian Moon Tracker 2.6 / Марком Шоуолтером. Щелкните изображение, чтобы открыть полноразмерную версию, подходящую для печати. Интерпретация диаграммы орбит и элонгаций
На прилагаемой иллюстрации время течет сверху вниз, а даты и всеобщее время событий считываются по шкале слева.Центральный серый столбец представляет диск Марса, а спиральные черные и красные линии — пути Фобоса и Деймоса соответственно. Вы можете видеть, что интервал между последовательными восточными или западными элонгациями Фобоса составляет около 7⅔ часов или 30,3 часа в случае внешней луны Деймоса.
Изображение ориентировано севером вверх и востоком влево, поскольку Марс появляется на небе, поэтому наблюдателям с ньютоновскими/долбсоновскими телескопами следует повернуть иллюстрацию на 180°, чтобы она соответствовала виду в окуляр, а пользователям рефракторов и катадиоптриков (Шмидта и Максутов-Кассегрен) с диагональю звезды должны зеркально отразить этот график слева направо, чтобы воспроизвести то, что они видят через окуляр.
Для удобства британских наблюдателей горизонтальные зеленые линии представляют даты и время, когда Марс находится на самом высоком уровне в южной части неба (т. е. проходит транзит), если смотреть из центра Британских островов (2,5 ° западной долготы). Например, сверяясь с диаграммой для 1 августа года около 1:40 BST (00:40 UT), вы можете видеть, что Фобос находится близко к восточной элонгации, а Деймос — к западной элонгации; это событие показано в верхней части страницы.
Учитывая, что Марс в настоящее время изо всех сил пытается достичь пиковой высоты 14 градусов около 1:00 по московскому времени, если смотреть из южных графств Англии, наблюдатели в Великобритании почти неизбежно подвергаются нестандартному зрению и примерно величине атмосферного поглощения (отсюда Фобос и Деймос появится около звездной величины +12 и +13 соответственно).Атмосферный дисперсионный фильтр, безусловно, поможет тем, кому приходится наблюдать за Марсом на малых высотах.
Для наблюдателей на восточном побережье Северной Америки благоприятные элонгации Фобоса и Деймоса происходят около 5ч UT , а элонгации около 8ч UT благоприятствуют западному побережью. Для австралийских наблюдателей Марс проходит около зенита в северном небе и виден в течение долгих зимних ночей Южного полушария. В Новой Зеландии и Австралии оптимальное удлинение марсианских спутников происходит между 90 003 12 часов 90 004 и 90 003 16 часов UT 90 004.
Вы можете ознакомиться с нашим интерактивным онлайн-альманахом, чтобы узнать даты и время прохождения Марса по всемирному времени для любой точки мира. Кроме того, если вы предпочитаете данные в табличной форме, вот даты и универсальное время событий удлинения Фобоса и Деймоса до 10 августа 2018 года: график AN, сделанный Адой Эшфорд на основе данных, предоставленных Системой планетарных данных НАСА (PDS) / SETI / Martian. Moon Tracker 2.6 / Марк Шоуолтер.
Фобос и Деймос: две луны из одного источника?
Запуск загадочной пары марсианских спутников Фобоса и Деймоса в обратном направлении позволяет исследователям понять их возможное происхождение.
Недавнее исследование дает важные подсказки о возможной «истории происхождения» двух крошечных спутников Марса, Деймоса и Фобоса.
Современная астрономия дает нам снимок, взгляд на нынешнее положение дел в Солнечной системе… но как обстояли дела в далеком прошлом? Существование двух крошечных спутников, вращающихся вокруг Марса, представляет особую дилемму для астрономов. Вблизи Фобос и Деймос напоминают крошечные деформированные захваченные астероиды… но как они попали на аккуратные орбиты, которые мы видим сегодня?
Фобос (большая луна) и Деймос, снятые вместе орбитальным аппаратом ЕКА Mars Express.Авторы и права: ESA/DLR/FU Berlin Новое исследование, проведенное Институтом геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, Физическим институтом Цюрихского университета и Военно-морской обсерваторией США, опубликовано в февральском выпуске журнала Nature: Astronomy за февраль 2021 г.
решил эту проблему, с интригующими результатами.
Любопытная история о двух марсианских лунах
Два спутника Марса были обнаружены американским астрономом Асафом Холлом с помощью недавно установленного 26-дюймового рефрактора в Университете США.С. Военно-морская обсерватория во время благоприятного противостояния августа 1877 г.
Само присутствие двух лун на протяжении многих лет даже порождало некоторые диковинные теории. Склонные к математике теоретики утверждали, что у Марса должно быть две луны еще до открытия Холла, что соответствует экспоненциальной каденции Венеры (с нулем), Земли (с одной луной) и Юпитера (с четырьмя)… Путешествия , хотя, конечно, открытие в 1892 году спутника Юпитера Амальтеи 5 th нарушило эту изящную закономерность, отбросив это совпадение в сноски астрономической истории.
Но Фобос и Деймос продолжали вызывать споры вплоть до 20 -го -го века.
Русский астроном Иосиф Шкловский даже сделал странное заявление в 1958 году о том, что Фобос был искусственной космической станцией (!), повторяя преднамеренную первоапрельскую мистификацию, устроенную популяризатором астрономии Вальтером Скоттом Хьюстоном, утверждавшим то же самое. Самые первые взгляды на Фобос с «Маринера-7» в 1969 году и Деймос с «Маринера-9» в 1971 году показали более прозаическую пару природных космических камней.
Фобос шириной 22 километра (13,7 мили), безусловно, уникален с точки зрения спутников: он обращается вокруг Марса каждые 7 часов 39 минут, всего в 6000 километров (3700 миль) над поверхностью Красной планеты, намного ближе, чем любая другая луна на Солнце. системы по сравнению с ее основным хостом. Это также означает, что в отличие от Деймоса (и нашей собственной Луны), Фобос вращается вокруг Марса быстрее, чем на , чем вращается планета, а это означает, что если смотреть с поверхности, он на самом деле восходит в западной и заходит в восточной .
Деймос шириной 12 километров (7,5 миль) находится чуть выше синхронной орбиты Марса и совершает оборот вокруг Марса каждые 30 часов 20 минут.
История происхождения спутников Марса
За прошедшие годы появилось два конкурирующих сценария, объясняющих существование пары любопытных марсианских спутников:
Вариант 1: Это захваченные астероиды. Однако это маловероятно с точки зрения орбитальной механики, поскольку такие события имеют высокую энергию и не будут давать аккуратные и аккуратные орбиты с низкой эллиптичностью и малым наклонением орбиты, которые мы наблюдаем сегодня.
Вариант 2: Луны сформировались вместе с Марсом на раннем этапе истории Солнечной системы, возможно, в результате единственной «протолуны» или гигантского столкновения с Марсом, подобно импактору, предложенному в «Гипотезе Тейи», который сформировал большую луну Земли. .
«Большинство спутников — большие и круглые объекты, а не маленькие и неправильной формы, как Фобос и Деймос», — сказал Амир Хан (Цюрихский институт геофизики) Universe Today .
«Вот почему марсианские спутники изначально считались захваченными объектами из близлежащего пояса астероидов.Однако из-за динамических проблем, связанных с захваченными объектами, этот сценарий попал в немилость, в результате чего были выдвинуты модели формирования на месте».
Тонкие аспекты общей массы лун предсказывают, как будут развиваться их орбиты. Приливные силы действуют на спутники с течением времени, но полная энергия в системе в целом всегда остается постоянной в соответствии с законом сохранения углового момента.
«Существует критическая высота, называемая синхронным радиусом», — Михаил Ефроимский (У.С. Военно-морская обсерватория) рассказала Universe Today. «Если Луна находится ниже синхронного радиуса, приливы планеты будут тянуть Луну вниз. Так обстоит дело с Фобосом»
Орбиты Фобоса и Деймоса в сравнении с пределом Роша для Марса и синхронной орбитой. Предоставлено: Дэйв Дикинсон Для Марса синхронный радиус находится на высоте 17 032 км (10 583 мили) над поверхностью планеты.
Фобос находится значительно ниже этого предела, а приливная сила Марса отстает от него и тянет его вниз.Деймос находится выше этого предела, и приливная сила ведет крошечную луну, мягко отталкивая ее от Марса. Движение Деймоса наружу составляет крошечные 2 миллиметра (0,08 дюйма) в год, медленнее, чем собственные 3,8 сантиметра (1,5 дюйма) нашей Луны в год. Деймос, вероятно, не сбежит с Марса за всю жизнь нашей Солнечной системы.
Исследовательская группа поставила вопрос о том, как могла выглядеть марсианская лунная система в прошлом, основываясь на снимке, который мы видим сегодня. Они разработали математическую модель распространения орбит лун во времени.Ведущий исследователь Амирхоссейн Багери (Институт геофизики, ETH Zurich) провел сотни численных прогонов эволюции орбит Фобоса и Деймоса в далеком прошлом.
«Неужели так достоверно, что тело выше синхронного радиуса обречено улететь, а ниже — упасть обратно к планете?» говорит Ефроимский. В ходе моделирования исследователи поняли, что «в какой-то момент в прошлом орбиты Фобоса и Деймоса пересеклись», — говорит Эфроимский.
В исследовании упоминается период времени от 1 до 2,7 миллиарда лет назад, когда орбиты лун пересекались.
«Пересечение орбит подразумевает, что спутники родились от общего прародителя», — говорит Багери. «Родительское тело, скорее всего, было разрушено ударником в течение упомянутого ранее промежутка времени. Сильно изрытая кратерами поверхность Марса указывает на то, что планета пострадала от многих таких объектов».
Конечно, определение этого времени зависит от знания точного состава лун, чтобы понять влияние, которое приливные силы будут оказывать на них с течением времени.
Многие, если не большинство астероидов, которые мы видели вблизи, представляют собой рыхлые груды камней. Все дело в зависимости пористости от плотности: оба спутника Марса менее чем в два раза плотнее воды, что позволяет предположить, что они очень слабо собраны внутри. Эфроимски отмечает, однако, что у Фобоса есть один большой буквальный удар в пользу долговечности: большой кратер Стикни на одном конце Луны.
Впервые увиденный Mariner 9 и названный в честь девичьей фамилии жены Асафа Холла Хлои Анджелины Стикни Холл, такой большой хит на самом деле не смог разрушить Луну.
Еще одна часть головоломки также подтверждает происхождение спутников от столкновения с Марсом: исследование 2018 года, в котором упоминается бассейн Бореалиса в северном полушарии Марса как возможное место древнего удара, сформировавшего «протолуну», где-то около 4,5 миллиарда лет назад, очень рано в истории Солнечной системы.
Знание того, из чего состоят марсианские луны, поможет узнать их судьбу в далеком будущем.Такие миссии, как Mars Express Европейского космического агентства, сфотографировали обе луны с близкого расстояния. Flybys также дает Mars Express небольшое гравитационное притяжение, что позволяет исследователям уточнить массы двух лун.
Curiosity даже зафиксировал несколько деформированных кольцевых солнечных затмений лун в 2019 году, что позволило астрономам уточнить наше понимание орбит лун.
Путешествие на Марс 10 ноября 2084 года, и вы можете стать свидетелем прохождения Земли и Луны по диску Солнца… вместе с «затмением Фобоса»:
Аппарат НАСА Mars InSight даже «видел» солнечные затмения, вызванные прохождением Фобоса, в крошечных провалах своего инструмента Seismic Experiment for Internal Structure (SEIS)… но оказывается, что эти события не были вызваны падением солнечной энергии, но падение температуры, вызванное проходящей луной, частично закрывающей Солнце и слегка охлаждающей и угнетающей землю под посадочным модулем.
«Чтобы выполнить обратную интеграцию орбит, нам нужно подключить модели внутренних структур Марса и его спутников», — говорит Хан.
«Именно здесь на помощь приходят InSight и Mars Express». InSight может исследовать внутреннюю часть Красной планеты, документируя «марсотрясения». Исследователи также могут исследовать внутреннюю структуру Марса и то, как его внутренняя масса деформируется и распределяется, тщательно анализируя орбиту космического корабля Mars Express.
Исследователи на самом деле хотели бы отправить посадочные аппараты к одной или обеим лунам и вернуть образцы на Землю для дальнейшего изучения.Россия попыталась сделать это, запустив в 2011 году миссию «Фобос-Грунт», которая не смогла покинуть околоземную орбиту из-за неисправного разгонного блока «Фрегат» и повторно вошла в атмосферу Земли 15 января 2012 года.
В то время как у России есть смутные планы попытаться осуществить последующую миссию «Фобос-Грунт-2» где-то в ближайшее десятилетие, Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) может быть первым с их миссией Mars Moons eXploration (MMX) для исследования марсианской спутниковой системы.
, запуск которого состоится в 2024 году. Сравнение и противопоставление состава двух лун может раз и навсегда подтвердить историю их происхождения.
«Анализ этого (возвращенного образца) покажет нам состав Фобоса», — говорит Хан. «Если окажется, что состав подобен Марсу, то это указывает на формирование на месте, тогда как если состав другой, это предполагает, что луны возникли в другом месте».
В далекое будущее
И да, пока крошечный Деймос удаляется от Марса, Фобос обречен врезаться в Красную планету примерно через 40 миллионов лет.Он может столкнуться с планетой одним гигантским куском, или приливные силы Марса могут сначала разорвать ее в клочья. Фобос приближается к Марсу в пределах предела Роша на высоте 5470 километров (3400 миль) над поверхностью планеты, точки, внутри которой приливные силы от планеты превышают ее собственную внутреннюю целостность из-за гравитации. На поверхности Фобоса уже видны длинные бороздки, свидетельствующие о том, что он в настоящее время подвергается разрушению.
Если это так, то на Марсе может ненадолго появиться кольцо в результате разрушения Фобоса в течение нескольких тысяч лет, что, возможно, заставит планету выглядеть в окуляре заметно иначе.
Вы даже можете обнаружить Деймос и Фобос для себя. Двухгодичное противостояние Красной планеты — лучшее время, чтобы попробовать… но имейте в виду: Фобос +11,8 звездной величины и +12,9 звездной величины Деймос — сложные объекты для поимки, так как они никогда не отклоняются далеко от блестящий Марс -2 звездной величины. Лучше всего знать, когда данная луна находится в наибольшей эллиптичности, и использовать окуляр, оснащенный затемняющей полосой, чтобы скрыть из поля зрения блестящий Марс.
Удивительно, но скоро мы узнаем, откуда взялись странные спутники Марса и что их ждет в далеком будущем.
Главное изображение предоставлено: Фобос против Марса, как видно с орбитального аппарата Европейского космического агентства Mars Express. Предоставлено: ESA/DLR/Mars Express/Peter Masek
Нравится:
Нравится Загрузка.
..
Исследователи говорят, что разгадали загадочную тайну спутников Марса
Представление художника о столкновении первичной луны Марса с астероидом, которое могло привести к образованию Фобоса и Деймоса. Кредит: Марк Гарлик / markgarlick.ком
Фобос и Деймос — это остатки более крупного марсианского спутника, который был разрушен от 1 до 2,7 миллиарда лет назад, говорят исследователи из Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Института физики Цюрихского университета. В сотрудничестве с Военно-морской обсерваторией США они пришли к такому выводу, используя компьютерное моделирование и сейсмические записи миссии InSight Mars.
Два спутника Марса, Фобос и Деймос, озадачивают исследователей с момента их открытия в 1877 году.Они очень малы: диаметр Фобоса в 22 километра в 160 раз меньше, чем у нашей Луны, а Деймос еще меньше, его диаметр всего 12 километров. «Наша луна в основном сферическая, в то время как луны Марса имеют очень неправильную форму — как картофель», — говорит Амирхоссейн Багери, аспирант Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха, добавляя: «Фобос и Деймос больше похожи на астероиды, чем на естественные спутники.
».
Это заставило людей заподозрить, что на самом деле это могут быть астероиды, захваченные гравитационным полем Марса.«Но тут-то и начались проблемы, — говорит Багери. Ожидается, что захваченные объекты будут двигаться по эксцентричной орбите вокруг планеты, и эта орбита будет иметь случайный наклон. В противоречие с этой гипотезой орбиты марсианских спутников почти круговые и движутся в экваториальной плоскости Марса. Итак, каково объяснение нынешних орбит Фобоса и Деймоса? Чтобы решить эту динамическую проблему, исследователи использовали компьютерное моделирование.
Расчет прошлого
«Идея заключалась в том, чтобы проследить орбиты и их изменения в прошлом», — говорит Амир Хан, старший научный сотрудник Института физики Цюрихского университета и Института геофизики Швейцарской высшей технической школы Цюриха.Как оказалось, орбиты Фобоса и Деймоса пересекались в прошлом. «Это означает, что спутники, скорее всего, находились в одном и том же месте и, следовательно, имеют одинаковое происхождение», — говорит Хан.
Исследователи пришли к выводу, что в то время вокруг Марса вращалось более крупное небесное тело. Эта первоначальная луна, вероятно, была поражена другим телом и в результате распалась. «Фобос и Деймос — это остатки этой потерянной луны», — говорит Багери, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy .
Несмотря на то, что сделать эти выводы было легко, потребовалась обширная предварительная работа. Во-первых, исследователям пришлось уточнить существующую теорию, описывающую взаимодействие лун и Марса. «Все небесные тела воздействуют друг на друга приливными силами», — объясняет Хан. Эти силы приводят к форме преобразования энергии, известной как диссипация, масштаб которой зависит от размера тел, их внутреннего состава и, не в последнюю очередь, от расстояния между ними.
Взгляд внутрь Марса и его спутников
Марс в настоящее время исследуется миссией НАСА InSight при участии ETH Zurich: электроника для сейсмометра миссии, который регистрирует марсотрясения и, возможно, удары метеоритов, была построена в ETH.
«Эти записи позволяют нам заглянуть внутрь Красной планеты, — говорит Хан, — и эти данные используются для ограничения модели Марса в наших расчетах и рассеяния, происходящего внутри красной планеты».
Изображения и измерения, сделанные другими марсианскими зондами, показали, что Фобос и Деймос состоят из очень пористого материала. Их плотность составляет менее 2 граммов на кубический сантиметр, что намного ниже средней плотности Земли, которая составляет 5,5 грамма на кубический сантиметр. «Внутри Фобоса есть много полостей, которые могут содержать водяной лед, — подозревает Хан, — и именно там из-за приливов рассеивается много энергии.
Используя эти результаты и свою усовершенствованную теорию приливных эффектов, исследователи провели сотни компьютерных симуляций, чтобы отследить орбиты спутников назад во времени, пока они не достигли точки пересечения — момента рождения Фобоса и Деймоса. В зависимости от моделирования этот момент времени находится между 1 и 2,7 миллиардами лет в прошлом.
«Точное время зависит от физических свойств Фобоса и Деймоса, то есть от того, насколько они пористы», — говорит Багери. Японский зонд, запуск которого запланирован на 2024 год, будет исследовать Фобос и доставлять образцы на Землю.Исследователи ожидают, что эти образцы предоставят необходимые сведения о внутренней части марсианских спутников, что позволит более точно рассчитать их происхождение.
Конец Фобоса
Их расчеты также показывают, что общий предок Фобоса и Деймоса был дальше от Марса, чем Фобос сегодня. В то время как меньший Деймос остался в непосредственной близости от того места, где он возник, приливные силы заставляют более крупный Фобос приближаться к Марсу — и этот процесс продолжается, как объясняют исследователи.Их компьютерное моделирование также показывает будущее развитие орбит лун. Похоже, что Деймос будет удаляться от Марса очень медленно, так же, как наша Луна медленно удаляется от Земли. Однако Фобос врежется в Марс менее чем через 40 миллионов лет или будет разорван гравитационными силами при приближении к Марсу.
Ссылка: «Динамические доказательства Фобоса и Деймоса как остатков разрушенного общего предка» Амирхоссейна Багери, Амира Хана, Михаила Эфроимского, Михаила Круглякова и Доменико Джардини, 22 февраля 2021 г., Nature Astronomy .
DOI: 10.1038/s41550-021-01306-2
ESA Science & Technology — Марсианские спутники: Фобос
Марсианские спутники: Фобос
Фобос — один из двух очень маленьких спутников планеты Марс. Он был обнаружен вместе со своим меньшим компаньоном, Деймосом, Асафом Холлом в Военно-морской обсерватории в Вашингтоне, округ Колумбия, в августе 1877 года. Спутники названы в честь детей греческого бога Ареса, который, как и римский Марс, является богом войны. . Деймос означает «ужас» или «паника», а Фобос означает «страх». Фобос имеет экваториальную орбиту, которая почти круглая. Он делает один оборот каждые 7 часов 39 минут на высоте 5989 км над поверхностью Марса. Его орбита уменьшается на 1,8 см в год, поэтому ожидается, что он врежется в Марс или расколется, оставив вокруг планеты кольцо фрагментов в течение 100 миллионов лет.
Орбитальный период Фобоса в три раза быстрее, чем период вращения Марса, с необычным результатом среди естественных спутников, что Фобос восходит на западе и заходит на востоке, если смотреть с Марса.Он вращается так близко к поверхности Марса, что кривизна планеты закрывает его обзор для наблюдателя, находящегося в полярных регионах Марса.
Видео не поддерживается |
| Фобос 360. (Нажмите здесь, чтобы получить более подробную информацию и более крупные версии этого видео) Авторы и права: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA IGO 3.0 |
Фобос слишком легок для гравитации, чтобы сделать его сферическим. Он имеет очень комковатый вид и сильно покрыт кратерами.В 1988 году советский космический аппарат «Фобос-2» зафиксировал выделение газа со спутника, но не смог установить его природу из-за неисправности, во время которой был потерян и запланированный спускаемый аппарат.
Наблюдения Mars Global Surveyor показали, что поверхность покрыта пылью толщиной не менее одного метра, что предполагает эрозию из-за метеоритной бомбардировки.
| Изображение обращенной к Марсу стороны Фобоса. Кредит: ESA/DLR/FU Berlin (G.Неукум), CC BY-SA IGO 3.0 |
Доминантой Фобоса является относительно большой ударный кратер (диаметр около 9,5 км), названный Стикни, девичья фамилия жены Асафа Холла. Многочисленные вторичные кратеры, вероятно, образовались в результате удара, создавшего Стикни, а это означает, что подсчет кратеров является неточным хронометром для Фобоса. От Стикни расходятся большие бороздки, которые могут указывать на силу удара. Однако другие бороздки в центральной части Луны проходят почти параллельно, и предполагается, что они могли быть созданы выбросами в результате ударов о марсианскую поверхность внизу.
У Фобоса может быть пылевой тор, но доказательства этого до сих пор были косвенными.
Происхождение Фобоса детально изучается, но остается неясным. Одна из версий состоит в том, что Фобос — это захваченный астероид. Данные, полученные в результате эксперимента с инфракрасным картографическим спектрометром на борту миссии «Фобос-2», подтвердили эту точку зрения, но более поздние исследования его состава, в том числе исследования с использованием данных, предоставленных во время пролета Mars Express, предполагают, что за это могли быть ответственны другие процессы.
| Крупный план Фобоса, полученного 28 июля 2008 г. Кредит: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA IGO 3.0 |
Одной из причин подозревать, что Фобос не является захваченным астероидом, является его плотность. Анализ радионаучных данных Mars Express дал новую информацию о массе Фобоса на основе гравитационного притяжения, которое он оказывает на космический корабль.
Команда пришла к выводу, что Фобос, вероятно, содержит большие пустоты, что снижает вероятность того, что он будет захваченным астероидом. Его состав и структурная прочность кажутся несовместимыми со сценарием захвата.
Возможно, Фобос образовался in situ на Марсе из выбросов от ударов о марсианскую поверхность или из остатков предыдущей луны, образовавшейся из марсианского аккреционного диска и впоследствии столкнувшейся с телом из пояса астероидов. Данные спектрометра Mars Express OMEGA предполагают, что Фобос имеет примитивный состав, поэтому примитивные материалы должны были быть доступны для аккреции во время его формирования. Круговая орбита предполагает, что Фобос образовался на месте, в то время как анализ данных Планетарного Фурье-спектрометра от Mars Express также указывает на формирование на месте, но не исключает возможности того, что Фобос является захваченным ахондритоподобным метеором.
Дальнейшая информация об орбите, форме, вращении и внутренней структуре Фобоса была бы собрана миссией Фобос-Почва, которая не смогла покинуть околоземную орбиту после запуска в 2011 году.
Понимание формирования марсианских спутников будет способствовать общему пониманию формирования Солнечной системы, и ученые из ЕКА рассматривают будущую миссию по возврату образцов на Фобос.
| Основные параметры для Фобоса | |
| Параметр | Фобос |
| Среднее расстояние от центра Марса | 9375 км |
| Среднее расстояние от поверхности Марса | 5989 км |
| Размеры | 13.0 × 11,39 × 9,07 км |
| Масса | 10,6 × 10 15 кг |
| Период вращения | Синхронный |
| Орбитальный период | 0,32 дня (7 ч 39 мин) |
| Орбитальный эксцентриситет | 0,015 |
| Наклонение орбиты | 1,1° |
| Параметры в этой таблице взяты из Rosenblatt 2011 и ссылок в нем | |
Последнее обновление: 1 сентября 2019 г.
