Глядя на ночное небо, мы видим лишь малую часть того, что скрывает космос. Миллиарды звёзд, туманностей и галактик, вероятно, еще не открыты учеными. Но даже и в нашей Солнечной системе все еще множество тайн. Одна из них – это происхождение двух маленьких лун Марса, Фобоса и Деймоса.
От астероида до кометы
Фобос и Деймос, названные в честь древнегреческих богов страха и ужаса, были открыты в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом. С тех пор учёные ломают головы над историей их возникновения.
Первоначально считалось, что Фобос и Деймос – это обычные астероиды, захваченные гравитацией Марса, ведь их форма и размеры далеки от сферы. Действительно, состав этих космических тел напоминает состав некоторых астероидов из главного пояса, расположенного между Марсом и Юпитером. Вот только незадача: орбиты Фобоса и Деймоса практически идеально круговые и находятся в плоскости марсианского экватора. А компьютерные модели, имитирующие процесс захвата астероидов, упорно показывают, что такие орбиты – большая редкость, сравнимая с шансом выиграть в джекпот в лотерею, купив всего один билет.
Другая версия, гласила, что Фобос и Деймос образовались из обломков, выброшенных в космос в результате столкновения Марса с крупным небесным телом. Нечто подобное, как предполагается, произошло и с нашей Луной. Но и здесь не всё гладко. Химический состав Фобоса, изученный с помощью спектроскопии, разительно отличается от марсианского, что делает этот сценарий крайне маловероятным.
Фобос под микроскопом "Марс-Экспресса"
Возможная разгадка, пришла с неожиданной стороны. Соня Форназье, планетолог из университета Париж-Сакле, занималась подготовкой миссии Martian Moons eXploration (MMX) Японского агентства аэрокосмических исследований.
Запуск миссии, нацеленной на изучение марсианских лун, запланирован на 2026 год, и Соня, решила заранее проанализировать все имеющиеся данные. И среди уже известных изображений Фобоса, полученных орбитальным аппаратом "Марс-Экспресс", она обнаружила более 300 неопубликованных снимков.
На фотографиях, сделанных стереокамерой высокого разрешения (HRSC) на борту "Марс-Экспресса", были запечатлены мельчайшие детали поверхности Фобоса, включая его главную достопримечательность – кратер Стикни диаметром 9 километров. Название кратеру, к слову, дано в честь жены Асафа Холла, Анджелины Стикни, которая, по легенде, надоумила мужа продолжить поиски марсианских лун, когда тот уже был готов сдаться.
Свет и тень
Форназье и её коллеги решили использовать эти снимки для анализа отражательной способности Фобоса с помощью фотометрии. Этот метод позволяет определить, как меняется яркость объекта в зависимости от угла падения солнечных лучей.
"Представьте себе, что вы светите фонариком на мяч," — поясняет Форназье. — "Если мяч гладкий, то отраженный свет будет равномерным. А если на мяче есть неровности или он покрыт пылью, то отражение будет неравномерным, с яркими пятнами и тенями."
И что же увидели учёные, наведя свой "фонарик" на Фобос? А увидели они то, что заставило их усомниться во всех прежних теориях.
- Во-первых, оказалось, что поверхность Фобоса отражает свет крайне неравномерно. Некоторые области, например, северо-восточный край кратера Стикни, демонстрировали удивительно высокую отражательную способность.
"Это было первое, что привлекло наше внимание," — вспоминает Форназье. — "Такая аномалия не могла быть объяснена просто шероховатостью поверхности. Мы поняли, что имеем дело с чем-то необычным."
- Во-вторых, выяснилось, что яркость Фобоса значительно возрастает, когда Солнце находится прямо над ним.
"Это явление, известное как оппозиционный эффект, характерно для объектов, покрытых рыхлым, пористым материалом, например, реголитом," — поясняет Форназье.
- В-третьих, анализ теней от кратеров и возвышенностей на поверхности Фобоса показал, что он покрыт толстым слоем пыли, состоящей из мельчайших частиц с бороздчатой структурой.
Все эти характеристики — неравномерная отражательная способность, оппозиционный эффект, бороздчатая пыль — указывают на то, что Фобос имеет много общего с кометами семейства Юпитера
Фобос притворяется луной?
Семейство комет Юпитера – это группа комет, орбиты которых зависят от гравитации гиганта. К ним относится, например, комета 67P/Чурюмова-Герасименко, которую детально изучал космический аппарат "Розетта" Европейского космического агентства.
"Когда мы сравнили фотометрические свойства Фобоса и кометы 67P, то были просто поражены," — рассказывает Форназье. — "Совпадение было почти идеальным!"
На основании полученных данных учёные выдвинули смелую гипотезу: Фобос – это вовсе не астероид и не осколок Марса, а комета, захваченная гравитацией Красной планеты миллиарды лет назад.
Но как комета могла попасть в гравитационные сети Марса? И что стало со второй марсианской луной, Деймосом? Неужели он тоже комета?
Две половинки одного целого
Учёные предполагают, что Фобос и Деймос когда-то были частью одного целого – "двулопастной" кометы.
"Представьте себе комету, по форме напоминающую арахис или гантелю," — предлагает Форназье. — "Такая форма не редкость для комет. Например, комета Чурюмова-Герасименко тоже имела двулопастную структуру."
Попав под влияние гравитационного поля Марса, эта комета-гигант, скорее всего, была разорвана на две части приливными силами. Одна часть стала Фобосом, другая — Деймосом. В пользу этой гипотезы говорит и то, что Фобос и Деймос вращаются вокруг Марса в одном направлении, почти в одной плоскости, хотя и на разных расстояниях.
"Это как будто два кусочка пазла, которые идеально подходят друг к другу," — говорит Форназье. — "У нас есть все основания полагать, что Фобос и Деймос — это братья-близнецы, рожденные из одной кометы."
Темное прошлое, туманное будущее: что ждёт Фобос?
Конечно, не все учёные согласны с выводами Форназье и её коллег. Некоторые скептики указывают на то, что некоторые фотометрические параметры Фобоса не совсем соответствуют типичным характеристикам комет. Другие сомневаются в том, что Марс, с его относительно слабой гравитацией, смог бы захватить и удержать такую крупную комету, как предполагаемый прародитель Фобоса и Деймоса.
Это очень интересная гипотеза. Но для того, чтобы подтвердить её, необходимо провести более детальные исследования Фобоса и Деймоса.
Именно этим и займётся миссия MMX. В 2026 году японский космический аппарат отправится к марсианским лунам, чтобы взять пробы грунта с поверхности Фобоса и доставить их на Землю для тщательного анализа.
"Анализ образцов грунта позволит нам окончательно раскрыть тайну происхождения Фобоса и Деймоса," — уверена Форназье. — "Мы сможем определить их химический состав, возраст и, возможно, даже обнаружить следы органических молекул, которые свидетельствовали бы об их кометном происхождении."
Если гипотеза Форназье и её коллег подтвердится, то это будет означать, что кометы способны становиться спутниками не только газовых гигантов, таких как Юпитер или Сатурн, но и планет земной группы, таких как Марс. А это, в свою очередь, может свидетельствовать о том, что кометы сыграли гораздо более важную роль в эволюции нашей Солнечной системы и, возможно, даже в возникновении жизни на Земле, чем мы думали раньше.
Что же ждёт Фобос в будущем?
Пока это остаётся загадкой. Некоторые учёные полагают, что он продолжит приближаться к Марсу и через несколько десятков миллионов лет будет разорван его гравитацией на куски, которые образуют вокруг Красной планеты кольцо как у Сатурна. Другие считают, что Фобосу удастся избежать такой участи, и он ещё долго будет кружить вокруг Марса, храня в своих недрах тайну своего прошлого.