Новое исследование самого маленького спутника Марса – Деймоса, проведенное учеными из Института SETI и Университета Purdue, наводит на мысль о том, что несколько миллиардов лет назад на планете были кольца.

Кольцевые системы распространены в нашей Солнечной системе. У Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна есть кольца. Ни одна из меньших скалистых планет не имеет их, но возможно ли, что некоторые из них могли иметь кольца в прошлом? 2 июня 2020 г. ученые из института SETI и Университета Purdue объявили о том, что несколько миллиардов лет назад Марс имел собственные кольца. Полученные данные помогут объяснить, почему самая маленькая Луна Марса, Деймос, имеет необычно наклоненную орбиту.

Исследователи опубликовали новую рецензируемую статью в ” Astrophysical Journal Letters ” 1 июня 2020 года. Исследования были также представлены на 236-м заседании Американского астрономического общества (AAS 236), которое состоялось практически на этой неделе (1-3 июня 2020 года) в связи с КОВИД-19.

В то время как орбиты обеих малых лун – Фобоса и Деймоса – лежат почти в одной плоскости с экватором Марса, что позволяет предположить, что они образовались одновременно с Марсом, орбита Деймоса наклонена примерно на 2 градуса. Этот наклон был необычным и необъяснимым открытием. Он также считался не столь значительным с точки зрения марсианской науки.

Теперь кажется, что эта небольшая аномалия – наклон орбиты Деймоса на 2 градуса по отношению к экватору Марса – все это время давало ключ к разгадке чего-то очень интересного о прошлом красной планеты… что у Марса раньше были кольца!

У древнего Марса были кольца
Самый маленький спутник Марса, Деймос, виден космическим кораблем «Марс разведка» 21 февраля 2009 года. Наклоненная орбита Луны намекает на древнюю кольцевую систему вокруг Марса. 
Изображение: НАСА / JPL-Caltech / Университет Аризоны / 
Институт SETI .


Ведущий автор Матия Цук из Института SETI пояснил в своем выступлении:

Тот факт, что орбита Деймоса находится не совсем в плоскости с экватором Марса, считался несущественным, и никому не было интересно пытаться объяснить это. Но как только у нас появилась большая новая идея, и мы посмотрели на нее новыми глазами, наклон орбиты Деймоса раскрыл ее большой секрет.

Три года назад ученые предположили, что больший из двух крошечных спутников Марса – Фобос – может периодически создавать кольцевую систему для Марса. По этому сценарию Марс имеет серию колец, появляющихся в циклах на протяжении миллиардов лет, и в будущем у него снова появятся кольца. Это происходит потому, что – например, в настоящее время – Фобос медленно движется по орбите все ближе и ближе к Марсу. В конце концов, гравитация Марса разорвет на части Фобос, а материал тела луны образует кольцо. Позже материал в кольце снова соединится и образует луну. Исследователи считают, что это происходило много раз за всю историю Марса. Новая статья о кольце Марса со второй спутницы, Деймос, говорит об этой альтернативной теории:

В качестве альтернативы Хессельброк и Минтон (2017 г.) предлагают, что Фобос – это лишь последний продукт повторяющегося цикла кольцо-спутник на Марсе, при этом каждый последующий внутренний спутник менее массивен, чем предыдущий. В модели цикла “кольцо-спутник” спутники образуются от внешнего края кольца, а затем мигрируют наружу через гравитационное взаимодействие с кольцом. Кольцо теряет массу к планете, находящейся на его внутренней границе, и как только кольцо достаточно истощено, спутник мигрирует вовнутрь из-за приливов и отливов.

Как эта более ранняя идея связана с новым сценарием с Деймосом?

По мнению исследователей, новорожденная луна отодвигалась бы и от кольца, и от Марса, направляясь в противоположном направлении от Фобоса, или от любой внутренне мигрирующей луны. Внешне мигрирующая Луна, находясь за пределами колец, могла бы испытывать орбитальный резонанс – ситуацию, когда два орбитальных тела оказывают регулярное, периодическое гравитационное воздействие друг на друга – так что орбитальный период Деймоса будет точно в три раза больше, чем у другого спутника. Заявление исследователей объясняет:

Эти орбитальные резонансы придирчивы, но предсказуемы… Можно сказать, что только движущаяся наружу луна могла сильно повлиять на Деймос, а это значит, что у Марса должно быть кольцо, выталкивающее внутренний спутник Марса наружу. Кук и его сотрудники пришли к выводу, что эта луна, возможно, была в 20 раз массивнее Фобоса и, возможно, была его “бабушкой”, существовавшей чуть более 3 миллиардов лет назад… [за этим] последовали еще два цикла кольцевых месяцев, а последняя луна была Фобосом.

У древнего Марса были кольца
Сатурн, конечно, имеет самые известные кольца в Солнечной системе, это видно на космическом корабле Кассини. 
Изображение: NASA / JPL-Caltech.


Образование Фобоса, вероятно, произошло около 3 с половиной миллиардов лет назад, рассказал Кук ScienceAlert:

Что-то вроде 3,5 миллиардов лет назад – наша лучшая ставка. Это прекрасно согласуется с расчетом Хессельброка и Минтона, когда Марс имел внутреннюю луну с массой в 20 раз превышающей массу Фобоса. Как только кольцо исчезло, спутник также начал падать из-за марсианских приливов (так же, как и Фобос). Как только она оказалась слишком близко к Марсу, приливно-отливные силы разрывали ее на новое кольцо, и цикл повторялся, вероятно, дважды, чтобы достичь Фобоса, который мы видим.

Известно, что Фобос намного моложе Деймоса – возможно, около 200 миллионов лет, в отличие от нескольких миллиардов лет для Деймоса – что соответствовало бы этому сценарию.

Находки увлекательны, так как они подразумевают, что Марс имел, по крайней мере, одно выдающееся кольцо, и, возможно, больше, в течение своей жизни. Это означает, что небольшие скалистые планеты также могут иметь кольца, хотя ни одна из них в нашей нынешней Солнечной системе этого не имеет.

С другой стороны, ученые знают, что в нашей Солнечной системе процесс образования колец должен быть распространен.

У древнего Марса были кольца
Художественная концепция астероида Харикло, который в 2014 году был первым объектом в Солнечной системе, меньшим, чем у планет газовых или ледяных гигантов, у которых были обнаружены кольца. 
Изображение: ESO .


Они знают об этом, потому что известно, что у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна есть кольца. А в 2014 году астрономы обнаружили астероид – по имени Харикло – с двумя плотными и узкими кольцами. Впервые кольца были найдены вокруг любого объекта Солнечной системы размером меньше газовых или ледяных планет-гигантов. Харикло входит в группу астероидов под названием кентавры, вращающихся на орбите между Юпитером и Нептуном. Уффе Грэ Йоргенсен из Института Нильса Бора Копенгагенского университета в Дании говорит о Харикло:

Для меня было совершенно удивительно осознать, что мы смогли не только обнаружить кольцевую систему, но и точно определить, что она состоит из двух четко различимых колец. Я пытаюсь представить себе, как это будет выглядеть, если стоять на поверхности этого ледяного объекта – достаточно маленького, чтобы быстрый спортивный автомобиль мог достичь скорости эвакуации и улететь в космос – и всматриваться в 20-километровую (12-мильную) кольцевую систему в 1000 раз ближе, чем Луна.

В 2017 году было также обнаружено кольцо вокруг астероидоподобной карликовой планеты Хаумеа, которая движется по орбите за Нептуном в поясе Койпера.

У древнего Марса были кольца
Матия Цук в Институте SETI, ведущий автор нового исследования. 
Изображение: институт SETI .


Японское космическое агентство JAXA планирует отправить в 2024 году на Фобос новую миссию, которая будет собирать образцы для возвращения на Землю. Будем надеяться, что это даст больше подсказок о кольцах Марса и о предыдущем более крупном спутнике Марса, от которого появился Фобос. Кук сказал:

Я делаю теоретические расчеты, чтобы зарабатывать на жизнь, и они хороши, но получить их испытания против реального мира время от времени еще лучше.

Было бы действительно здорово, если бы мы могли вернуться в прошлое и увидеть кольца Марса, как они когда-то были. Но мы все еще можем узнать о них, изучив подсказки, оставленные на двух оставшихся у планеты маленьких лунах – Деймосе и Фобосе.

Итог: Новое исследование самой маленькой луны Марса, Деймоса, позволяет предположить, что несколько миллиардов лет назад у планеты Марс было кольцо или кольца.