Існують дві версії походження супутників Марса, але жодна з них не пояснює всі особливості їхнього складу та орбіт. У новій роботі вчені запропонували вирішення цієї загадки – зіткнення з крижаною кометою.
У Марса два супутники – Деймос і Фобос. Обидва досить «криві» форми, що нагадують швидше астероїди, ніж супутники. Щобільше, вони схожі на астероїди іншими параметрами: спектром, щільністю та відбивною здатністю поверхні (альбедо). Тому, згідно з однією з теорій, Марс «виловив» ці тіла, коли ті пролітали мимо. Проблема в тому, що тоді їхні орбіти були набагато витягнутішими і Червоній планеті не вистачило б припливних сил «витягнути» їх на сучасні кругові орбіти.
Друга версія походження супутників Марса – зіткнення планети з великим об’єктом. Тоді Деймос і Фобос могли б сформуватися з диска уламків одразу на «правильних», кругових, орбітах. Але за комп’ютерного моделювання цього сценарію утворюється ще одне тіло, яке пізніше падає на Марс. До того ж через високу температуру уламки в диску мали підплавитися, а в матеріалі супутників таких наслідків ми не бачимо.
Вчені із Токійського технологічного інституту (Японія) запропонували рішення. Вони додали лід у складі об’єкта, що зіткнувся з Марсом. Новий сценарій пояснив багато особливостей Деймоса та Фобоса. Результати роботи астрономи представили на Конференції місячних та планетарних досліджень.
За допомогою комп’ютерного моделювання вчені перевірили масу та склад диска, що виходить при падінні тіла масою від трьох відсотків маси Марса з різною масовою часткою льоду у складі: 10, 30, 50 відсотків тощо.
Як показало моделювання, при зіткненні з крижаним тілом завжди виходить диск більшої маси, ніж при зіткненні зі звичайним метеоритом. Можливо, причина в тому, що такі об’єкти спочатку мають більший радіус. Інша причина — крига поглинає частину енергії, тому, можливо, більше матерії залишається в диску і не розлітається в космос.
Також лід знижує температуру в диску нижче за температуру плавлення силікатів. Тоді хондритові уламки крижаного тіла з набагато більшою ймовірністю виживають у зіткненні і залишаються в диску. За припущеннями вчених саме з такого матеріалу складаються супутники Марса.
Як зазначили автори роботи, найкраще під новий сценарій підходять тіла, що на 70 або 90 відсотків складаються з льоду. У сучасній Сонячній системі таких немає, але аналіз складу астероїда Рюгу показав, що його «батько» на 20-90 відсотків складався з води. Тож у молодій Сонячній системі, коли й сталося зіткнення, цілком міг знайтися об’єкт, що на дві третини складається з льоду.
Група вчених продовжить експериментувати із моделюванням цього зіткнення. Насамперед дослідники планують протестувати різний склад кам’яної складової крижаного тіла. Також вони хочуть відстежити перепади температури під час зіткнення, щоб зрозуміти, як це вплине на матеріал у диску.
І останнє: астрономи спробують зменшити масу тіла, дотримуючись результатів роботи колег. У 2018 році вчені розрахували, що для утворення Фобоса та Деймоса достатньо зіткнення з об’єктом масою десь між астероїдом Веста та карликовою планетою Церера.