Mokslo ir technologijų pasaulis

Fobas ir Deimas yra likučiai stambesnio Marso palydovo, kuris prieš 1 – 2,7 milijardų metų buvo sutrikdytas, sako ETH Zurich Geofizikos instituto ir Zuricho universiteto Fizikos instituto tyrėjai. Drauge su U. S. Jūrų observatorija, tokią išvadą jie gavo, naudodami kompiuterines simuliacijas ir InSight Marso misijos seisminius duomenis.

Du Marso palydovai, Fobas ir Deimas, tyrėjams nedavė ramybės nuo pat jų atradimo 1877 metais. Jie labai maži: Fobo skersmuo yra 160 kartų mažesnis už Mėnulio – 22 km, o Deimas netgi dar mažesnis, jo skersmuo vos 12 kilometrų. „Mūsų palydovas yra iš esmės apvalus, tuo tarpu Marso mėnuliai labai netaisyklingos formos – kaip bulvės,“ sako Amirhossein Bagheri, ETH Zurich Geofizikos instituto doktorantas ir priduria: „Fobas ir Deimas labiau primena asteroidus, nei natūralius mėnulius.“

Tai sukėlė mintį, kad jie iš tiesų gali būti Marso gravitacijos pačiupti asteroidai. „Bet čia prasidėjo problemos,“ sako Bagheri. Jei objektai perimti, jų orbita apie planetą turėtų būti ekscentriška, ir jos orbita būtų kaip nors pasvirusi planetos orbitos atžvilgiu. Praktiškai apskritos Marso palydovų orbitos planetos pusiaujo plokštumoje tokiai palydovų kilmės hipotezei prieštarauja. Tad, kaip dabartines Fobo ir Deimo orbitas būtų galima paaiškinti? Šios dinaminės problemos sprendimui tyrėjai pasitelkė kompiuterines simuliacijas.

Skaičiuojama praeitis

„Idėja buvo atsekti orbitas ir jų pokyčius praeityje,“ sako Amir Khan, Zuricho universiteto Fizikos instituto ir ETH Zurich Geofizikos instituto vyr. mokslo darbuotojas. Pasirodo, Fobo ir Deimo orbitos praeityje susikirto. „Tai reiškia, kad šie palydovai kadaise buvo toje pačioje vietoje, tad ir jų kilmė ta pati,“ paaiškino Khanas. Tyrėjai priėjo prie išvados, kad tuomet apie Marsą skriejo didesnis objektas. Į šį pirminį mėnulį veikiausiai trenkėsi kitas kūnas it jį suardė.“ Fobas ir Deimas yra ano mėnulio liekanos,“ sako Bagheri, Nature Astronomy publikuoto tyrimo autorius.

Nors tokios išvados atrodo aiškios, joms gauti teko nuveikti didžiulį preliminarų darbą. Visų pirma, tyrėjai turėjo išgryninti dabartinę Marso ir palydovų sąveiką aprašančią teoriją. „Visi dnagaus kūnai vienas kitą veikia potvynio jėgomis,“ dėsto Khan. Šios jėgos konvertuoja energiją – ją išsklaido, o šio išsklaidymo mastas priklauso nuo kūnų dydžio, vidinės sandaros ir, kas ne mažiau svarbu, nuo atstumo tarp jų.

Marso ir jo palydovų vidinės įžvalgos

Dabar Marsą tiria NASA' InSight misija, prie kurios prisideda ir ETH Zurich: misijos seismometrų, fiksuojančių Marso geologinį aktyvumą ir galimus meteoritų smūgių virpesius, elektronika buvo sukurta ETH. „Šiais duomenimis galime pažvelgti į Raudonosios planetos gelmes,“ sako Khanas, „ir apibrėžti Marso modelį, skaičiuodami energijos išsisklaidymą planetos viduje.“

Kitų Marso zondų atvaizdai ir matavimai teikė užuominų, kad Fobas ir Deimas sudaryti iš labai porėtos medžiagos. Jų tankis nesiekia nė 2 g/cm³, o tai gerokai mažiau, nei 5,5 g/cm³ Žemės tankis. „Fobo viduje daug ertmių, kuriose gali būti vandens ledo,“ spėja Khanas, „būtent čia potvyniai išsklaido daug energijos.“

Naudodami šiuos atradimus ir patobulintą potvynių poveikio teoriją, tyrėjai šimtais kompiuterinių simuliacijų atskė palydovų orbitų praeitį, iki jų susikirtimo – Fobo ir Deimo gimimo momento – prieš 1 – 2,7 milijardus metų (priklausomai nuo simuliacijos). „Tikslus laikas priklauso nuo Fobo ir Deimofizinių savybių, tai yra, jų porėtumo“ sako Bagheri. 2024 metais Japonijos zondas turėtų ištirti Fobą ir pargabenti bandinius į Žemę. Tyrėjai tikisi, kad jie suteiks trūkstamas žinias apie Marso palydovų vidų ir bus galima tiksliau suskaičiuoti jų kilmę.

Fobo pabaiga

Jų skaičiavimai rodo ir kitą dalyką – bendras Fobo ir Deimo protėvis skriejo toliau Marso, nei dabar skrieja Fobas. Nors mažesnis Deimas liko netoli savo susidarymo vietos, didesnį Fobą veikiančios potvynio jėgos artina jį link Marso. Jų kompiuterinė simuliacija rodo ir tikėtiną palydovų orbitų raidą. Panašu, kad Deimas labai pamažu tols nuo Marso, kaip ir Mėnulis tolsta nuo Žemės. Tuo tarpu Fobas po mažiau nei 40 milijonų metų tėkšis į Marsą arba priartėjusį jį suardys planetos gravitacija.

ETH Zurich
scitechdaily.com

Nuoroda: „Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor“ by Amirhossein Bagheri, Amir Khan, Michael Efroimsky, Mikhail Kruglyakov and Domenico Giardini, 22 February 2021, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01306-2