Зрозуміти маленький місяць Фобос планети Марс

Місяць Фобос, що обертається навколо Марса, вже давно став предметом роздумів для планетарних вчених, які постійно дискутують, чи є він захопленим астероїдом, чи утворився з уламків після удару гігантського об'єкта по поверхні Марса. Ключ до розгадки цієї загадки в основному полягає в кращому розумінні внутрішньої структури Фобоса, яка, на жаль, залишається "відомою невідомістю".

Але презентація, представлена на нещодавній загальній асамблеї Європейського геонаукового союзу у Відні, намагається відповісти на ці питання, моделюючи незначні варіації в так званих геофізичних спостереженнях Фобоса, зокрема в районі кратера Стікні.

У гіпотезі гігантського удару вважається, що удар, який утворив кратер Стікні діаметром 9 км, міг статися приблизно 4,2 мільярда років тому. У гіпотезі захоплення астероїда подія, що утворила кратер Стікні, могла бути значно молодшою, близько 2,6 мільярда років.

Поточні оцінки вказують на пористий внутрішній склад з можливим вмістом водяного льоду, зазначають Гасер і співавтор Томас Андерт у статті 2026 року, що з'явиться в журналі The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Детальне картографування гравітаційного поля виявляється важливим методом для вирішення цих відкритих питань, що виникають внаслідок гіпотези, що удар Стікні створив локалізовану зону ущільненого матеріалу, зазначають автори.

Подія Стікні є однією з найважливіших подій в історії Фобоса, і краще її розуміння може допомогти вирішити питання про його походження, розповів мені Бенжамін Гасер, аспірант з планетарної науки в Університеті Бундесверу в Мюнхені, у Відні.

Не звичайна скеля

Фобос малий і неправильний за формою, але це не просто "скеля на орбіті", говорить Гасер.

Навіть так, з середнім діаметром лише 22,2 км і орбітальним періодом навколо Марса всього 7 годин і 39 хвилин, Фобос є маленьким.

Виникло дві теорії походження Фобоса.

Перша теорія припускає гігантський удар по Марсу, внаслідок якого уламки відскочили назад на орбіту, створивши диск уламків, що врешті-решт призвело до утворення двох місяців — Деймоса і Фобоса, пишуть Гасер і Андерт у своїй статті в MNRAS. На противагу цьому, спектроскопічні властивості та моделі захоплення астероїдів свідчать про те, що обидва місяці походять від астероїдів і були захоплені гравітаційним полем Марса, зазначають автори.

Визначення та розуміння гравітаційного поля Фобоса є фундаментальним кроком до обмеження його внутрішньої структури і, відповідно, його походження, зазначив Гасер у своїй статті на EGU 26. Поточні оцінки вказують на пористий внутрішній склад з можливим вмістом водяного льоду та щільнішою масовою концентрацією в екваторіальному регіоні, зазначив він.

Планетарна губка?

Ви могли б припустити, що такий удар розбив би Фобос, якщо тільки у нього немає дуже низької однорідної щільності, як у губки, яка може поглинати такий удар, говорить Гасер. І в цій зоні удару повинні бути дуже високі температури, які розплавили та стиснули камінь під ним, додає він.

Купа уламків?

Гасер говорить, що Фобос добре вписується в сценарій захопленого астероїда. Його неправильна форма дуже нагадує купу уламків астероїда, зазначає він.

Але Гасер зазначає, що важко з'єднати сучасне гравітаційне поле Фобоса, його форму, щільність, спектральні характеристики та орбітальну еволюцію в одну послідовну геофізичну картину. Водночас його форма та близькість до Марса ускладнюють інтерпретацію його гравітаційного поля та внутрішньої структури, говорить він.

У статті ми досліджуємо, як стиснена маса під кратером Стікні впливає на гравітаційний сигнал маленького місяця, моменти інерції та амплітуду лібрації (по суті, як Фобос хитався і коливався), говорить Гасер.

Унікальна орбіта

Орбіта Фобоса динамічно дуже особлива; вона дуже близька до Марса, повільно спіралиться всередину і врешті-решт буде порушена або вдарить по Марсу, говорить Гасер. Це означає, що Фобос є не лише записом минулого, але й активно еволюціонуючою геофізичною системою, зазначає він.

Майбутня японська місія з повернення зразків з Марсіанських місяців (MMX), запланована до запуску наприкінці 2026 року, намагатиметься здійснити квазі-стабільну орбіту навколо маленького місяця. Це складне завдання, оскільки, як зазначає Гасер, насправді немає стабільної орбіти навколо Фобоса.

Гравітаційне поле Фобоса сильно затінене гравітаційним полем Марса, говорить Гасер.

Навіть так, основний космічний апарат MMX використовуватиме два механізми відбору зразків для збору матеріалу з поверхні Фобоса. Один зразковий відбірник збиратиме матеріал до 2 см, тоді як пневматичний відбірник (який надає NASA) використовуватиме стиснений газ для "підйому матеріалу в контейнер для зразків", говорить Японське космічне агентство (JAXA).

Усі зразки будуть повернуті на Землю до середини 2031 року за допомогою капсули для повернення зразків, конструкція якої розроблена для витримування повторного входу в нашу атмосферу.

А що найбільше дивує Гасера у Фобосі?

Головна загадка, говорить Гасер, полягає не лише в тому, з чого складається Фобос, а й у тому, яка внутрішня структура може одночасно пояснити всі його характеристики. Розуміння цього є важливим для розрізнення сценаріїв формування, таких як захоплення, утворення з уламків, що виникли внаслідок удару, або більш складне змішане походження, говорить він.

Джерела:

Бенжамін Гасер

Стаття MNRAS 2026 року

Анотація EGU26

Прес-реліз MMX