Как не может быть у войны (и её бога Марса) более верных помощников, чем страх и ужас, так и у планеты с тем же именем не может быть спутников с другими названиями. Неудивительно поэтому, что буквальный перевод имени планеты Деймос – спутник Марса – означает «ужас», в то время как название второй (Фобос) переводится как «страх».
Хотя и истории появления обоих сателлитов одна от другой ничем не отличаются (оба «выужены» Марсом из пояса астероидов силой его тяготения приблизительно одновременно), и друг от друга им теперь уже никуда не уйти, полными близнецами они не являются. Посему и свойства, и поведение имеют различные.
Подробности фигуры и внешности
Несмотря на определение «естественный спутник», Деймос форму имеет неправильную, типичную для малых планет-астероидов. Она близка к трёхосному эллипсоиду, и в этом он ничем не отличается от Фобоса.
Но вот поверхность его при рассмотрении производит впечатление более гладкой, нежели у «брата». Если последний весь изрыт кратерами от ударов метеоритов, то Деймос словно бы зализан или отшлифован. Секрет сей ныне раскрыт и заключается в следующем. Деймос покрывался космической пылью более медленно и плавно, ибо вследствие более низкой гравитации планеты она дольше пребывала на орбите небесного тела во взвешенном состоянии.
Фобос и Деймос
У планеты Марс есть два спутника: Фобос
(греч. страх) и
Деймос
(греч. ужас).
Фобос и Деймос — спутники Марса. Они имеют не круглую форму потому, что из-за столь небольших размеров их сила тяготения слишком мала, чтобы сжать их до более круглой формы. Возможно они являются астеройдами, захвачеными полем тяготения Марса.
Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повёрнуты к планете одной и той же стороной.
Приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, снижая его орбиту, что, в конце концов, приведёт к его падению на Марс. Деймос же, напротив, удаляется от Марса.
Оба спутника имеют форму, приближающуюся к трёхосному эллипсоиду. Фобос (26,6×22,2×18,6 км) несколько крупнее Деймоса (15×12,2×10,4 км).
Сходство Деймоса и Фобоса с одним из видов астероидов породило гипотезу о том, что и они бывшие астероиды, чьи орбиты были искажены гравитационным полем Юпитера таким образом, что они стали проходить вблизи Марса и были им захвачены. Однако довольно правильная форма орбит спутников Марса и положение их орбитальных плоскостей, почти совпадающих с марсианской ставит под сомнение эту версию.
Ещё одно предположение о происхождении Фобоса и Деймоса — распад спутника Марса на две части.
Оба спутника испытывают сильное приливное воздействие со стороны Марса, поэтому они всегда повернуты к нему одной стороной. Фобос и Деймос движутся по почти круговым орбитам, лежащим в плоскости экватора планеты. Некоторые исследователи считают, что спутники Марса попали к немуне по своей воле, а были захвачены из пояса астероидов. Как видно, бог войны не опасен для Земли, но суров со своими приближенными.
Орбиты спутников Марса
Деймос и Фобос состоят из каменистых пород, на поверхности спутников имеется значительный слой реголита. Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, на Фобосе, более близком к планете и более массивном, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, либо наносило повторные удары по поверхности, либо падало на Марс, в то время как на Деймосе оно долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.
Особенности орбитального движения Фобоса
Фобос — ближайший к Марсу спутник. Его орбита расположена на расстоянии 2,77 радиуса Марса от центра планеты. Спутник Фобос обращается в плоскости экватора Марса по почти круговой орбите. Фобос вращается вокруг своей оси с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повернут к планете одной и той же стороной.
Период вращения Фобоса составляет 7 часов 39 минут 14 секунд. Это быстрее вращения Марса вокруг оси (24 часа 37 минут 22,7 секунд). В результате на марсианском небе Фобос восходит на западе, а заходит на востоке. За одни марсианские сутки, называемые солом, спутник Фобос успевает сделать три оборота вокруг планеты.
Фобос находится в сорок раз ближе к поверхности Марса, чем Луна к Земле. Орбита Фобоса находится внутри предела Роша и ближайший к Марсу спутник не разрывается только за счет внутренней прочности. Приливное воздействие красной планеты постепенно замедляет движение Фобоса и в будущем приведет к его разрушению и падению на Марс.
Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии 9400 км от центра планеты, причем скорость его обращения столь велика, что один оборот он совершает за треть марсианских суток (7 час. 39 мин), обгоняя суточное вращение планеты. За сутки Фобос успевает совершить три полных оборота и еще пройти дугу в 78 градусов. Из-за этого Фобос восходит на западе и опускается за горизонт на востоке. Деймос ведет себя более привычно для нас. Его удаление от центра планеты составляет более 23 тыс. км, и на один оборот у него уходит почти на сутки больше, чем у Фобоса.
Сильное приливное трение, возникающее вследствие близкого расположения Фобоса к Марсу, уменьшает энергию его движения, и спутник медленно приближается к поверхности планеты, чтобы в конце концов упасть на нее, если к тому времени гравитационное поле Марса не разорвет его на куски (гравитация планеты разорвет этот спутник на части через 50 миллионов лет или через 100 — он упадет на планету). Пока не были получены более точные данные о спутниках Марса, ученые пытались определить массу Фобоса, ошибочно предполагая, что причиной замедления является его торможение в марсианской атмосфере. Однако первые результаты обескуражили астрономов: выходило, что, несмотря на крупные размеры, спутник очень легкий. Известный астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский даже выдвинул гипотезу, согласно которой спутники Марса… пустые внутри и, следовательно, имеют искусственное происхождение.
С этой точкой зрения пришлось расстаться после того, как космические зонды передали на землю изображения марсианских лун. Оба спутника похожи на продолговатые картофелины. Фобос имеет размеры 27 22 18,6 км. Деймос меньше, его размеры 16 12 10 км. Период вращения спутника вокруг Марса 30 часов 21 минута. Период обращения Деймоса немного больше, чем период вращения Марса, поэтому хоть Деймос и “нормально” восходит на востоке и заходит на западе, но движется по небу Марса крайне медленно. Состоят они из одной и той же темной породы, похожей на вещество некоторых метеоритов и астероидов. Поверхность их изрыта метеоритными кратерами. Крупнейший кратер на Фобосе называется Стинки. Его размеры сравнимы с размерами самого спутника. Удар, приведший к появлению такого кратера, должен был буквально потрясти Фобос. Это же событие, вероятно, вызвало образование системы загадочных параллельных борозд возле кратера Стинки. Они прослеживаются на расстояниях до 30 км в длину и имеют ширину 100-200 м при глубине 10-20 м.
Характеристики и загадки поверхности Фобоса
Фобос имеет неправильную форму, приближающуюся к трехосному эллипсоиду. Размеры Фобоса составляют 26,6×22,2×18,6 км. Поверхность Фобоса крайне испещрена гребнями и кратерами всевозможных размеров, очевидно, ударного происхождения.
Самый крупный кратер на поверхности Фобоса — Стикни — имеет диаметр около 9 километров. Будь удар, породивший его чуть сильнее, Фобос, вероятно, раскололся бы на части. С кратером Стикни, который расположен на севере спутника, связаны системы разломов и трещин. Эти странные борозды глубиной в десятки метров тянутся по поверхности Фобоса на расстояние в несколько километров.
После открытия загадочных насечек выдвигались сенсационные гипотезы об их искусственном происхождении. Однако дальнейшие исследования показали, что происхождение борозд на Фобосе хорошо объясняется естественными факторами. Например, одна из гипотез обвиняла приливное воздействие Марса в искажении морщинами лика своего ближайшего спутника.
Другая гипотеза усматривала в бороздах следы давнего раскола некогда единого спутника на две части — Фобоса и Деймоса. Согласно, третьей гипотезы, борозды были нанесены на поверхность спутника обломками пород, выброшенными из крупного кратера в результате столкновения Фобоса с крупным астероидом.
Масса имеет значение
Съёмка Curiosity: Фобос проходит перед Деймосом
Поскольку Деймос мельче Фобоса и имеет более высокую орбиту (большую удалённость от планеты-хозяина), эффект приливного захвата Марса действует на него в меньшей степени. Этим объясняется постепенное его удаление от Марса.
Тем же приливным эффектом объясняется и то, что Деймос оборачивается вокруг своей оси за тот же период времени, что и совершает полный оборот вокруг Марса. Поэтому он повёрнут к своему господину всегда одной стороной (впрочем, как и Фобос, да и Луна – к Земле).
А вот с восходами и закатами у «близнецов» дело обстоит по-разному: если наблюдатель на поверхности меньшей марсианской луны видит привычную для Солнечной системы закономерность (восход Марса на востоке и заход на западе), то на Фобосе всё происходит с точностью до наоборот. Феномен в том, что Марс имеет больший орбитальный период обращения, нежели Фобос (а данный аспект небесной механики также напрямую зависит от массы небесного тела, как и закон действия приливного захвата).
Характеристики Деймоса спутника Марса
Вид с Марса[ | ]
Прохождение Фобоса по диску Солнца. Анимация составлена на основе снимков марсохода «Оппортьюнити».
Фобос при наблюдении с поверхности Марса имеет видимый диаметр около 1/3 от диска Луны на земном небе и видимую звёздную величину порядка −9 (приблизительно как Луна в фазе первой четверти)[16]. Фобос восходит на западе и садится на востоке Марса, чтобы снова взойти через 11 часов, таким образом, дважды в сутки пересекая небо Марса. Движение этой быстрой луны по небу будет легко заметно в течение ночи, так же, как и смена фаз. Невооружённый глаз различит крупнейшую деталь рельефа Фобоса — кратер Стикни. Деймос восходит на востоке и заходит на западе, выглядит как яркая звезда без заметного видимого диска, звёздной величиной около −5 (чуть ярче Венеры на земном небе)[16], медленно пересекающая небо в течение 2,7 марсианских суток. Оба спутника могут наблюдаться на ночном небе одновременно, в этом случае Фобос будет двигаться навстречу Деймосу.
Яркость и Фобоса, и Деймоса достаточна для того, чтобы предметы на поверхности Марса ночью отбрасывали чёткие тени. Оба спутника обращаются сравнительно близко к поверхности Марса и, кроме того, имеют относительно малый наклон орбиты к экватору Марса, эти два обстоятельства исключают их наблюдение в высоких северных и южных широтах планеты: так, Фобос никогда не восходит над горизонтом севернее 70,4° с. ш. или южнее 70,4° ю. ш.; для Деймоса эти значения составляют 82,7° с. ш. и 82,7° ю. ш. На Марсе может наблюдаться затмение Фобоса и Деймоса при их входе в тень Марса, а также затмение Солнца, которое бывает только кольцеобразным из-за малого углового размера Фобоса по сравнению с диском Солнца.
Наблюдая с Марса
Кратеры Свифт и Вольтер
Ввиду того что один полный оборот вокруг планеты-хозяина Деймос – спутник Марса – совершает за 30 часов, в то время как «большой быстрый брат» на ту же эволюцию тратит гораздо меньше времени, они способны встретиться, одновременно появляясь на небе Марса.
Малый же диаметр, составляющий всего около 11 км, создаёт феномен своеобразного солнечного затмения, которое можно было бы назвать «дыркой от бублика». Не в состоянии полностью закрыть солнечный диск при своём прохождении перед ним, малый марсианский спутник становится этой тёмной «дыркой», вокруг которой пылает солнечный «бублик».
Строение[ | ]
Деймос и Фобос состоят из каменистых пород, на поверхности спутников имеется значительный слой реголита. Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, на Фобосе, более близком к планете и более массивном, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, либо наносило повторные удары по поверхности, либо падало на Марс, в то время как на Деймосе оно долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.
Как образовались Фобос и Деймос?
Фобос и Деймос, страх и ужас — названия, которые, казалось бы, должны будоражить, пробуждать интерес. Но часто ли мы вспоминаем о спутниках Марса, когда речь заходит об этой планете? Почти никогда, и это заслуживает порицания. Игнорировать маленьких очень нехорошо. Это дискриминация по признаку размера. Тем более, что Фобос и Деймос — довольно загадочные объекты. Они настолько малы, что гравитация не смогла придать им сферическую форму. Поэтому они похожи на две летающие в космосе картофелины. Учёные потратили десятилетия, пытаясь понять, откуда они взялись на орбите Марса. Последнее исследование на эту тему было опубликовано в апреле, в журнале «Достижения науки» («Science Advances «), и если верить ему, мы, возможно, сделали ещё несколько шагов к окончательному решению этой загадки. Авторы научного труда утверждают, что общепринятая теория, рисующая нам апокалиптическое столкновение космических тел, происшедшее несколько миллиардов лет назад, не совсем точна. Они предлагают картину апокалипсиса более скромных масштабов.
Поверхность спутников Марса похожа на таковую у многих астероидов. И, так как пояс с этими каменными и ледяными глыбами находится сразу за орбитой красной планеты, учёные долгое время считали, что Фобос и Деймос были перетянуты оттуда силой притяжения Марса. Но гравитационный захват по определению подразумевает чрезвычайно сильные перегрузки, которые испытывают взаимодействующие объекты. Симуляция этого процесса для Фобоса показала, что он вообще должен бы был расколоться на несколько частей.
Кроме того, и Фобос, и Деймос располагаются на орбитах, близких к экватору Марса, что было бы маловероятным совпадением для астероидов, случайно залетевших сюда извне, непонятно с какого направления. Но этот феномен получил бы объяснение, если бы спутники образовались непосредственно на своих нынешних орбитах. Это, в принципе, и привело к появлению наиболее популярной теории формирования Фобоса и Деймоса, согласно которой пару миллиардов лет назад Марс столкнулся с огромной протопланетой — гигантским каменистым космическим телом, предшественником всего того, что находится в Солнечной системе сейчас. Это столкновение выбросило в космос множество каменных осколков, некоторые из которых впоследствии спрессовались в спутники Марса. Похожим образом образовалась наша Луна, так что прецедент у нас прямо перед глазами. Да и на самом Марсе есть немало свидетельств «титанического столкновения». Так, например, всё его северное полушарие имеет меньшую высоту, как бы мы назвали это у себя, над уровнем моря, чем нижняя половина планеты.
Но в статье, которую мы сегодня обсуждаем, говорится, что и у этой теории есть недостатки. Основываясь на данных более ранних расчётов и симуляций, учёные моделировали попадание в Марс объекта, который в три раза меньше планеты и имеет массу, составляющую около 2% от её массы. Однако их симуляции были более детальными, чем все предшествующие. В результате выяснилось, что такой объект выбросил бы в космос слишком много каменных обломков. Их них образовались бы крупные стабильные спутники, совершенно не похожие на Фобос и Деймос. Учёным удалось установить, что для того, чтобы у Марса появились луны, похожие на нынешние, тело, с которым столкнулась планета, должно было быть от десяти до сотни раз легче.
На данный момент времени это наиболее актуальная модель образования спутников Марса, однако научные дебаты по этому поводу продолжаются. В 2029 году и эти симуляции, и все остальные теории и гипотезы будут раз и навсегда подтверждены или опровергнуты. В этом году японский космический аппарат ММХ доставит на Землю образцы с Фобоса. Если это осколок от столкновения с Марсом, он будет очень сухим, так как энергия удара должна была испарить из него большую часть влаги. Если же эти спутники были когда-то астероидами, степень их прожарки будет гораздо более низкой, и влаги в образце будет больше. Многие из нас наверняка доживут до 2029 года, так что поживём – увидим.
