Кредит: Pixabay/CC0 Public Domain
Исследование НАСА с использованием серии суперкомпьютерных симуляций раскрывает потенциальное новое решение давней марсианской загадки: как Марс получил свои спутники? Результаты исследования говорят, что первым шагом могло быть уничтожение астероида.
Исследовательская группа под руководством Джейкоба Кегеррайса, научного сотрудника Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии, обнаружила, что астероид, пролетающий вблизи Марса, мог быть разрушен (хороший способ сказать «разорван») сильным воздействием красной планеты. гравитационное притяжение.
Статья опубликована в журнале «Икар».
Моделирование команды показывает, что образовавшиеся каменные фрагменты разбрасываются по различным орбитам вокруг Марса. Более половины фрагментов покинули бы систему Марса, но остальные остались бы на орбите. Под действием гравитации Марса и Солнца в симуляциях некоторые из оставшихся фрагментов астероидов расположены на путях столкновения друг с другом, причем каждое столкновение все больше измельчает их и разбрасывает все больше обломков.
Спустя множество столкновений более мелкие куски и обломки бывшего астероида могли осесть в диск, окружающий планету. Со временем часть этого материала, вероятно, слиплась воедино, возможно, сформировав два маленьких спутника Марса — Фобос и Деймос.
Чтобы оценить, была ли эта цепочка событий реалистичной, исследовательская группа изучила сотни различных симуляций близкого столкновения, изменяя размер, вращение, скорость и расстояние астероида при его максимальном приближении к планете. Команда использовала свой высокопроизводительный вычислительный код с открытым исходным кодом, называемый SWIFT, и передовые вычислительные системы Даремского университета в Соединенном Королевстве, чтобы детально изучить как первоначальное разрушение, так и, используя другой код, последующие орбиты обломков.
В ходе исследования исследователи сообщают, что во многих сценариях достаточное количество фрагментов астероидов выживает и сталкивается на орбите, чтобы служить сырьем для формирования лун.
«Интересно исследовать новый вариант создания Фобоса и Деймоса — единственных спутников в нашей Солнечной системе, которые вращаются вокруг каменистой планеты, помимо Земли», — сказал Кегеррайс. «Более того, эта новая модель делает различные предсказания о свойствах спутников, которые можно проверить на соответствие стандартным представлениям об этом ключевом событии в истории Марса».
Две гипотезы образования марсианских спутников возглавили группу. Один из них предполагает, что пролетающие астероиды целиком захватывались гравитацией Марса, что могло бы объяснить внешний вид спутников, напоминающий астероиды. В другом говорится, что в результате гигантского удара по планете было выброшено достаточно материала — смеси Марса и обломков ударника — чтобы сформировать диск и, в конечном итоге, спутники. Ученые полагают, что аналогичный процесс сформировал Луну Земли.
Последнее объяснение лучше объясняет пути, по которым спутники движутся сегодня — по почти круговым орбитам, которые точно совпадают с экватором Марса. Однако гигантский удар выбрасывает материал в диск, который в основном остается близко к планете. А спутники Марса, особенно Деймос, расположены довольно далеко от планеты и, вероятно, тоже образовались там.
«Наша идея позволяет более эффективно распределять лунный материал во внешних регионах диска», — сказал Джек Лиссауэр, научный сотрудник Эймса и соавтор статьи. «Это означает, что гораздо меньший «родительский» астероид все еще может доставить достаточно материала, чтобы отправить строительные блоки лун в нужное место».
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте обновления о прорывах, инновациях и важных исследованиях — ежедневно или еженедельно.
Проверка различных идей о формировании спутников Марса является основной целью предстоящей миссии по возвращению образцов Martian Moons eXploration (MMX), проводимой JAXA (Японским агентством аэрокосмических исследований). Космический корабль обследует обе луны, чтобы определить их происхождение, и соберет образцы Фобоса, чтобы доставить их на Землю для изучения.
Находящийся на борту прибор НАСА под названием MEGANE (сокращение от «Исследование Марса и Луны с помощью гамма-лучей и нейтронов») определит химические элементы, из которых состоит Фобос, и поможет выбрать места для сбора образцов. Некоторые образцы будут собраны с помощью пневматического пробоотборника, также предоставленного НАСА в качестве вклада в демонстрацию технологий в миссию. Понимание того, из чего состоят спутники, — это один из ключей, который может помочь отличить спутники, имеющие астероидное происхождение, от источника «планета плюс ударник».
Прежде чем ученые смогут получить часть Фобоса для анализа, Кегеррайс и его команда продолжат с того места, на котором они остановились, демонстрируя формирование диска, в котором достаточно материала для создания Фобоса и Деймоса.
«Далее мы надеемся использовать этот экспериментальный проект для моделирования и более детального изучения полной временной шкалы формирования», — сказал Винсент Эке, доцент Института вычислительной космологии Даремского университета и соавтор исследования. бумага. «Это позволит нам изучить структуру самого диска и сделать более подробные прогнозы о том, что может найти миссия MMX».
Для Кегеррайса эта работа интересна, потому что она также расширяет наше понимание того, как могут рождаться спутники, даже если окажется, что Марс образовался другим путем. По его словам, симуляции предлагают увлекательное исследование возможных результатов столкновений таких объектов, как астероиды и планеты. Эти события были обычным явлением в ранней Солнечной системе, и моделирование могло помочь исследователям восстановить историю того, как развивалась наша космическая территория.
