Лабораторные эксперименты показали, что обломки пород, выбитые мощными ударами с Марса, способны оседать и сохраняться на Фобосе, помогая миссии MMX раскрыть происхождение спутников планеты.
Ключевые тезисы
- Происхождение Фобоса и Деймоса остаётся неясным: спектральные данные советского «Фобоса-2» (1989) и телескопа NASA (2010-е) сближают Фобос с астероидами класса D, но альтернативная гипотеза связывает луны с гигантским ударом по Марсу.
- Опыты с легкогазовой пушкой в Кентском университете подтвердили, что выброшенный с Марса материал способен оставаться на поверхности Фобоса даже при сравнительно невысоких скоростях столкновения.
- Японская миссия MMX, стартовавшая 19 октября на ракете H3, доставит на Землю грунт Фобоса, а группа Hard Rocks из Лестерского университета готовит эксперименты для поиска на спутнике органических соединений.
Лабораторные эксперименты доказали, что обломки марсианских пород, выбитые мощными ударами, способны оседать и сохраняться на поверхности Фобоса. Это открытие поможет японской миссии Martian Moons Exploration (MMX), уже направляющейся к спутникам Марса за образцами грунта, отличить прилетевшую извне породу от собственного вещества луны и наконец выяснить её происхождение.
Две версии одной загадки
У Марса есть два небольших спутника — Фобос и Деймос, однако их биография до сих пор остаётся предметом научных споров. Учёные рассматривают два основных сценария: либо эти тела представляют собой астероиды, захваченные гравитацией планеты, либо они сформировались из обломков, выброшенных на орбиту после гигантского столкновения с Марсом. Изучение таких малых тел и их сравнение с метеоритами — природными образцами космических пород, достигающих Земли, — помогает восстановить картину формирования и эволюции всей Солнечной системы.
Первые важные подсказки о природе Фобоса дали ещё наблюдения советского космического аппарата «Фобос-2», работавшего на марсианской орбите в 1989 году, а также данные, собранные исследователями на инфракрасном телескопе NASA (Infrared Telescope Facility) в 2010-х годах. Спектральные свойства поверхности Фобоса — то, как она поглощает и отражает свет, выдавая свой состав, — оказались похожи на характеристики тёмных примитивных астероидов класса D. Считается, что такие тела зародились во внешней части Солнечной системы, после чего некоторые из них мигрировали ближе к Солнцу.
Однако гипотеза захвата сталкивается с неудобной деталью: объяснить, как Марсу удалось «поймать» сразу два отдельных астероида, крайне непросто. В качестве компромисса исследователи предложили вариант, при котором гравитация планеты разорвала на части один крупный астероид, а из образовавшегося диска обломков со временем выросли оба спутника. Правда, и тут остаётся вопрос, каким образом гость из далёких окраин Солнечной системы вообще добрался до Марса. Альтернативный сценарий — рождение Фобоса и Деймоса из выбросов после колоссального удара по самой планете — хорошо согласуется с параметрами их орбит, но пока неясно, соответствует ли такому сценарию реальный состав спутников.
Надежда на японскую миссию и следы космических пришельцев
Разрешить этот спор призвана японская миссия Martian Moons Exploration (MMX), которая должна исследовать оба спутника и доставить на Землю образцы грунта с более крупного из них — Фобоса. Старт ракеты-носителя H3 с аппаратом на борту успешно прошёл 19 октября с космодрома Танэгасима на юге Японии. Позднее наземные диспетчеры приняли первый сигнал от станции, подтвердивший, что связь с космическим аппаратом работает в штатном режиме.
Ответ на вопрос о происхождении марсианских лун зависит от того, какую именно картину состава увидят приборы и земные лаборатории. Если верна теория захваченного астероида, MMX впервые изучит примитивный объект из внешней области Солнечной системы. Если же Фобос и Деймос родились после гигантского столкновения, их вещество всё ещё может содержать фрагменты самого Марса и столкнувшегося с ним тела, что проявится в характерных различиях состава собранных образцов.
Впрочем, поверхность Фобоса может хранить и совсем другие улики — так называемый экзогенный, то есть принесённый извне материал. Крупные ударные события на самом Марсе способны выбрасывать каменные обломки в космическое пространство, и часть из них в итоге может оседать на Фобосе. Свои фрагменты на спутнике оставляют и астероиды, врезающиеся в него. Ещё около десяти лет назад один из участников научной команды MMX с помощью лабораторных опытов и численного моделирования показал, что при столкновении с другим планетным телом чужеродное вещество способно закрепляться на поверхности мишени даже при сравнительно невысоких скоростях удара.
Эта идея позже получила прямое подтверждение на других малых телах. Зонд NASA OSIRIS-REx у астероида Бенну и японская станция Hayabusa2 у астероида Рюгу действительно обнаружили на своих целях посторонние фрагменты, связанные со столкновениями. Поиск аналогичных чужих обломков — частиц самого Марса или разбившихся о него астероидов — поможет восстановить ударную историю Фобоса и прояснить тайну его рождения.
Стрельба из газовой пушки по земной модели Фобоса
Чтобы научиться безошибочно узнавать марсианские породы на Фобосе, специалисты из Великобритании заранее воссоздают космические столкновения в земных стенах. Исследователь, в 2023 году вошедший в научную группу миссии MMX по изучению поверхности и геологии спутников (science strategy team), начал серию экспериментов в Кентском университете. Для имитации ударов учёные задействовали легкогазовую пушку (ЛГП) — установку, разгоняющую снаряды до высоких скоростей.
В качестве мишеней в лаборатории использовали материалы, имитирующие поверхность Фобоса для обоих сценариев его образования. Специалисты изучили, как образование кратеров зависит от скорости столкновения и размеров падающего объекта, а заодно проверили, способны ли выброшенные с Марса породы «загрязнить» поверхность спутника. Опыты подтвердили, что при условиях, воспроизводящих естественные космические процессы и скорости ударов, перенос и сохранение марсианского вещества вполне возможны; научная статья с этими результатами уже направлена в журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Отдельная задача — научиться замечать присутствие Марса на Фобосе ещё с орбиты, не дожидаясь забора грунта. Совместно с молодыми исследователями Эмелией Бранаган-Харрис, Беном Райдер-Стоуксом и Васси Спафис руководитель программы проверил, смогут ли приборы станции MMX дистанционно распознать зёрна марсианского материала в поверхностном слое спутника. Эта работа сейчас находится на этапе рецензирования в MNRAS, а предварительные выводы коллектив представил в сентябре на Европейском планетологическом конгрессе (Europlanet Science Congress) в Гааге.
В поисках органики и истории Солнечной системы
Способность выявлять экзогенные частицы дистанционно даст команде миссии серьёзное преимущество перед началом работы на поверхности. Учёные смогут точнее интерпретировать орбитальные наблюдения и выбрать именно те участки для забора образцов грунта, которые принесут максимум научной информации.
На этом лабораторная подготовка к прибытию MMX не заканчивается: сейчас в Лестерском университете научная группа с говорящим названием Hard Rocks разрабатывает новые эксперименты для поиска органических веществ на Фобосе. Исследователи особо подчёркивают важное ограничение таких находок: присутствие органических соединений само по себе не служит доказательством существования жизни, поскольку они могут возникать в ходе небиологических процессов или заноситься астероидами. Тем не менее даже неживая органика может многое рассказать о прошлом Фобоса — и вместе с вкраплениями марсианских камней превратить этот крошечный спутник в настоящую летопись столкновений и миграции вещества в нашей Солнечной системе.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Вопросы и ответы
Правда ли, что Фобос и Деймос — это захваченные астероиды?
Это одна из двух главных научных гипотез, на которую указывают спектральные наблюдения аппарата «Фобос-2» и инфракрасного телескопа NASA: по оптическим свойствам Фобос похож на тёмные примитивные астероиды класса D из внешней Солнечной системы. Однако захватить сразу два отдельных тела Марсу было бы сложно, поэтому также рассматриваются версии о разрыве одного астероида гравитацией планеты или об образовании спутников из обломков после гигантского удара по Марсу.
Как на Фобосе могли оказаться камни с Марса?
Крупные столкновения на поверхности Марса способны выбрасывать обломки пород в космическое пространство. Лабораторные эксперименты с легкогазовой пушкой в Кентском университете и численное моделирование показали, что часть таких выброшенных фрагментов может оседать на Фобосе и сохраняться в его поверхностном слое даже при сравнительно невысоких скоростях соударения.
Зачем миссия MMX отправляется именно к Фобосу?
Японский аппарат Martian Moons Exploration (MMX) должен изучить оба спутника Марса и доставить на Землю образцы грунта с более крупного из них — Фобоса. Детальный анализ проб позволит понять, из какого вещества сформировалась луна, а также выявить в ней экзогенные вкрапления — частицы самого Марса или других астероидов.
Означает ли поиск органики на Фобосе, что учёные надеются найти там следы жизни?
Нет, присутствие органических соединений само по себе не является доказательством биологической активности. Как подчёркивают исследователи группы Hard Rocks из Лестерского университета, органика может образовываться в небиологических процессах или заноситься астероидами, но в любом случае она помогает восстановить историю формирования и эволюции спутников Марса.