«Страх» и «Ужас» красной планеты. Фобос и деймос - естественные спутники марса
“…Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса, из которых внутренний удален от центра планеты на 3 её диаметра, а внешний - на 5; первый обращается в пространстве за 10 часов, а второй - за 21,5 таким образом, что отношение квадратов этих периодов очень близко к отношению кубов их расстояний от центра Марса; это было убедительным для них доказательством проявления того же закона гравитации, который управляет движением и возле других массивных тел”.
С Марсом связано множество загадок, и одна из них заключена в этой фразе из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера. За полтораста лет до открытия спутников Марса английскому писателю удалось предугадать их существование!
Самой удивительной подробностью этого предсказания является короткий 10-часовой период обращения внутреннего спутника. Он значительно короче, чем 42-часовой для Ио - самого быстрого из 10 спутников, известных во времена Свифта, и в то же время приблизительно соответствует истинному 8-часовому периоду обращения Фобоса. Свифт не был таким ясновидцем, как это кажется на первый взгляд. Выбор значений удаленности, равных трём и пяти планетным диаметрам, очень близко совпадает с расстоянием от Юпитера до его спутников Ио и Европы. Однако труднее объяснить, почему Свифт предсказал для первого спутника 10-часовой период. Даже если принять в качестве модели пространственного расположения спутников Марса систему спутников Юпитера, то периоды путем простой аналогии не выводятся. Если бы Марс имел такую же плотность, как Земля, то первый спутник на расстоянии трёх планетных диаметров должен обращаться приблизительно за сутки; если же плотность была бы такой же, как у планет группы Юпитера, то период обращения должен быть близок к двум суткам. В отрывке из «Начал» Ньютона утверждается, что «более мелкие планеты, при прочих равных условиях, имеют значительно большую плотность». Диаметр Юпитера приблизительно в 22 раза больше чем диаметр Марса. Если мы примем плотность Марса в 22 раза большей, чем у Юпитера (сейчас это кажется абсурдно высоким значением), тогда внутренний спутник должен иметь 10-часовой период. Свифт правильно применил третий закон Кеплера, но создается впечатление, что ему помог профессионал.
Между прочим, Свифт не был единственным великим писателем XVIII столетия, кто
«открыл» спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер - властитель дум блистательного века
Просвещения, сочиняя в 1752г. фантастическую повесть «Микромегас», тоже упомянул
«две луны Марса». Но мельком, без тех подробностей, которые перечислил Свифт,
единственным «доказательством» служит такое соображение: одной луны было бы
недостаточно, чтобы освещать по ночам столь далекую от Солнца планету! (Он рассказывает: «…путешественники увидели бы у этой планеты Марса две её луны, которые не были обнаружены нашими астрономами. Я уверен, что отец Кастель будет выступать против существования этих двух лун и даже довольно остроумно, но я согласен с теми, кто рассуждает по методу аналогии. Самые лучшие философы знают, как трудно было бы Марсу обладать меньше чем двумя лунами, поскольку он от Солнца - следующий»).
Еще раньше Фонтенель в своих «Беседах о множественности миров» упомянул, что у Марса могут быть спутники. Там ученик в споре приводит такие доводы: «Природа дала столь много лун Сатурну и Юпитеру - это и ест своего рода доказательство того, что Марс не может испытывать недостатка в лунах».
Интуитивные соображения о том, что у Марса два спутника, можно найти в трудах Иоганна Кеплера, который неоднократно приводил доводы, исходя из принципов, основанных на гармонии или аналогии. В письме к Галилею Кеплер писал: «Я настолько далек от сомнений по поводу открытия четырех окружающих Юпитер планет, что страстно желаю иметь телескоп, чтобы по возможности опередить вас в открытии двух обращающихся вокруг Марса (количество соответствует требованиям пропорциональности), шести или восьми возле Сатурна и, вероятно, по одному возле
Меркурия и Венеры». Однако до подлинного, а не «научно-фантастического» открытия спутников Марса человечеству пришлось ждать до 1877г., который стал поистине «марсианским». Джованни Скиапарелли в это время буквально поставил на ноги весь астрономический мир, сообщив о существовании на Красной планете «каналов» и «морей». Эта «марсианская горячка» имела под собой и объективную основу: 1877-й год был годом великого противостояния, при котором Марс и Земля очень близко подходят друг к другу. Такими благоприятными условиями не мог пренебречь опытный астроном Асаф Холл (1829-1907), уже заслуживший себе немалый авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон). 12 августа 1877г. вечером Холл наблюдал в 26-дюймовый телескоп М.обсерватории и увидел объект, который он назвал «Марсианской звездой». Через неделю Холл получил возможность убедиться, что эта «звезда» была на самом деле спутником Марса, и, кроме того, он открыл второй марсианский спутник (17 августа) С Земли Фобос и Деймос видны только в большой телескоп как очень слабые светящиеся точки вблизи яркого марсианского диска. (Сфотографировать их с помощью наземного телескопа удается, лишь закрыв изображение яркого Марса специальной маской.)
Узнав об открытии из газет, одна английская школьница предложила Холлу названия для новых небесных тел: богу войны в античных мифах вечно сопутствуют его детища - Страх и Ужас, так пусть внутренний из спутников именуется Фобосом , а внешний Деймосом , ибо так эти слова звучат в древнегреческом языке. Названия оказались удачными и закрепились навсегда.
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, обгоняя суточное вращение планеты. 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. километров, и на один оборот у него уходит почти на сутки больше, чем у Фобоса.
Последние определения орбит Фобоса и Деймоса были опубликованы в работах Синклера(1972), Шора(1975) и Борна и Даксбери(1975). Первые две работы основаны на наземных наблюдениях, третья на фототелевизионной съёмке с борта «Маринера-9». Все три определения имеют сравнимую точность, и основанные на них эфемериды позволяют предсказывать положения спутников с ошибкой от 50 до 100 км.
Пока не были получены более точные данные о спутниках Марса, учёные пытались определить массу Фобоса, ошибочно предологая, 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 (1962) отметил, что атмосферное торможение было бы достаточным при очень низкой плотности Фобоса, и в связи с этим выдвинул смелую и неожиданную гипотезу, согласно которой спутники Марса …пустые внутри и, следовательно, имеют искусственное происхождение.Подтверждение Шкловского не подтвердилось, но оно стимулировало исследовапия других возможных причин векового ускорения Фобоса. Одной из них могут быть приливы, вызываемые в марсианской коре притяжением спутника. Давление солнечной радиации тоже может вызывать заметный эффект (Виноградова и Радзиевский, 1965).
С этой точкой зрения пришлось расстаться после того, как космические зонды передали на землю изображения марсианских лун. В 1969г., том самом, когда люди высадились на Луне, американская автоматическая межпланетная станция «Маринер-7» передала на Землю фотографию, на которой случайно оказался Фобос, причем он был четко различим на фоне диска Марса. Более того, на фотографии была заметна тень
Фобоса на поверхности Марса, и эта тень была не округлой, а вытянутой!
Через два с лишним года Фобос и Деймос были специально сфотографированы станцией «Маринер-9». Были получены не только телеснимки с хорошим разрешением, но еще и первые результаты наблюдений при помощи инфракрасного радиометра и ультрафиолетового спектрометра. «Маринер-9» подошел к спутникам на расстояние 5000 км, поэтому на снимках различались объекты с поперечником в несколько сотен метров.
Действительно, оказалось, что форма Фобоса и Деймоса чрезвычайно далеко от правильной сферы. Оба спутника похожи на продолговатые картофелины. Фобос имеет размеры 28*20*18 км. Деймос меньше, его размеры 16*12*10 км. Телеметрическая космотехника позволила уточнить размеры этих небесных тел, которые теперь уже существенным изменениям не подвергнутся. По новейшим данным большая полуось Фобоса составляет 13,5 км, а Деймоса - 7,5 км, малая же - соответственно 9,4 и 5,5 км. Состоят они из одной и той же темной породы, похожей на вещество некоторых метеоритов и астероидов. Поверхность спутников Марса оказалась крайне пересеченной: они практически все испещрены гребнями и метеоритными кратерами, имеющими, очевидно, ударное происхождение. Вероятно, падение метеоритов на незащищенную атмосферой поверхность, продолжавшееся чрезвычайно долгое время, могло привести к такой её изборожденности.
Номенклатура наименований кратеров на Фобосе и Деймосе
Крупнейший кратер на Фобосе называется Стикни (в честь жены астронома Холла Анджелины Стикни-Холл). 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 Стикни. Они прослеживаются на расстояниях до 30 км в длину и имеют ширину 100-200 м при глубине 10-20 м.
Представляет интерес еще одна черта топографии Фобоса. Речь идет о каких-то загадочных бороздах, как бы нанесенных пахарем, неведомым, но очень аккуратным. При этом, хотя они и покрывают собой более половины поверхности спутника, все такие «гряды» сосредоточены только в одном районе Фобоса в северной его части.
Борозды тянутся на десятки километров, ширина их на разных участках колеблется от 100 до 200 м, глубина тоже неодинакова в различных местах. Как эти борозды образовались? Одни ученые во всем винили притяжение Марса, которое могло исказить лицо спутника такими морщинами. Но известно, что в начальную эпоху своего существования Фобос находился дальше от своего центрального тела, чем ныне. Лишь примерно один миллиард лет назад, постепенно сближаясь с Марсом, он стал реально ощущать его приливную силу. Следовательно, борозды могли возникнуть не раньше, а это противоречит данным, согласно которым возраст борозд намного больше и, может быть, составляет 3 миллиарда лет. Кроме того, гравитационное воздействие Марса на Фобос продолжается и сегодня, значит, на его поверхности должны бы существовать совсем свежие борозды, однако их там нет.
Другие ученые считали, что борозды нанесены на поверхность спутника обломками породы, выброшенными из какого-то еще неизвестного крупного кратера. Но далеко не все ученые с этим согласились. Часть специалистов считает более правдоподобной другую гипотезу, согласно которой вначале была единая большая протолуна Марса.
Потом этот «родитель» обоих «братьев»- Фобоса и Деймоса - раскололся на два нынешних спутника, и борозды следы такого катаклизма.
Анализ фотографий, присланных на Землю орбитальным отсеком «Викинга-2», на которых поверхности спутников Марса окрашены в темные цвета, показал, что такая окраска чаще всего свойственна породам, содержащим много углеродистых веществ. Но в тех относительно близких областях Солнечной системы, где пролегает орбита Марса с его
спутниками, углеродистые вещества в обильных количествах не образуются. Значит Фобос и Деймос скорее всего «пришельцы», а не «туземцы». Если они действительно сформировались где-то в сравнительно далеком уголке Солнечной системы, то к моменту, когда их захватило поле тяготения Красной планеты, они, по всей видимости, представляли собой единое тело, которое потом раскололось на несколько обломков. Часть этих обломков упала на поверхность Марса, часть ушла в космос, а два обломка стали спутниками планеты.
Однако следует прислушаться и к оппонентам, отвергающим возникновение спутников Марса путем захвата ранее самостоятельного тела и разлома его.
Крупнейший космогонист академик О.Ю.Шмидт разработал в свое время гипотезу образования Солнечной системы, согласно которой планеты возникли путем аккреции (слипания) твердых и газообразных частиц, первоначально составляющих протопланетное облако. Советские последователи О.Ю.Шмидта считают, что и спутники планет образовывались аналогичным путем. Весомым подтверждением их правоты служит подробная математическая модель, показывающая, как именно могут происходить такие процессы. Захват же планетами особенно крупных небесных тел эти исследователи считают весьма маловероятным событием.
Кратеры на Фобосе и Деймосе по размерам чуть ли не равны самим спутникам. Значит, столкновения были для них катастрофическими событиями. Форма спутников очень неправильная: иначе как обломочной, ее не назовешь. Следовательно, Фобос и Деймос в принципе, могут быть фрагментами некогда существовавшего более крупного тела. Удалось даже прикинуть приблизительные размеры этого тела. Если бы его радиус достигал примерно 400 км, то «бомбардировка» метеоритов не привела бы к его разрушению, и вокруг Марса сегодня обращались бы тела размером не в десять-пятнадцать, а в сотни километров.
Есть и еще одна гипотеза, связанная с поясом астероидов. Не исключено, что в далекие времена какой-то астероид залетел в атмосферу Марса, затормозился ею и превратился в его спутник. Однако очень уж плотна должна была бы быть для этого марсианская атмосфера.
Сторонники противоречащих друг другу гипотез возникновения спутников Марса обладают весомыми аргументами, и дело времени решать, кто же из них прав.
Одним из важнейших открытий космической эры является подтверждение существования солнечного ветра. Это могучие потоки заряженных частиц, извергаемые Солнцем. Со сверхзвуковой скоростью несутся они в космическом пространстве, обрушиваясь на все, что встретится на их пути. И только те небесные тела, которые подобно нашей Земле, обладают достаточно сильным магнитным полем, служащим прочным щитом от такого магнитного потока, не подвергаются в полной мере воздействию солнечного ветра.
Советские межпланетные станции «Марс-2» и «Марс-3» запущенные в 1971-1972гг. проводили наблюдение за тем, как солнечный ветер взаимодействует с «Красной планетой». Станции прислали на Землю сведения, согласно которым солнечный ветер не доходит до поверхности Марса, а натыкается на преграду и начинает обтекать планету со всех сторон. Это обтекание начиналось то ближе к Марсу, то дальше от него (в зависимости от силы «нападающих» частиц и сопротивления «обороняющегося» магнитного поля планеты), но в среднем расстояние от центра планеты составляло около
4800 км. Дальнейшие исследования показали, что в определенной области околомарсианского космического пространства скопление ионов в десять с лишним раз меньше, чем в других. Да и энергетический спектр этих заряженных частиц совсем иной.
Странная область не оставалась на одном месте. Когда ее перемещения были исследованы, оказалось, что она движется вместе с Деймосом, все время прячась за его спиной на расстоянии около 20 000 км. Советский астрофизик А.В.Богданов высказал предположение, что очевидно, с поверхности Марса идет сильно выделение газов, которые взаимодействуют с окружающим его пространством. Когда Деймос проходит непосредственно между Марсом и Солнцем, область столкновения солнечного ветра с магнитосферой Марса удаляется от планеты, как будто «обороняющаяся» сторона, получив подкрепление, может отогнать «наступающих», и размер марсианской магнитосферы становится значительно больше. А ведь до сих пор считалось, что малые тела нашей Солнечной системы, такие как, например, астероиды или небольшие спутники планет, подобные Деймосу, на мощный поток солнечного ветра воздействовать бессильны.
Еще одна странность, на которую обратили внимание исследователи спутников Марса: крупные кратеры, диаметр которых превышает 500 м, на Деймосе встречаются примерно так же часто, как и на Фобосе. А вот мелких кратеров, которыми Фобос просто усыпан, на Деймосе весьма мало. Дело в том, что поверхность Деймоса усеяна мелкораздробленными камнями и пылью, и мелкие кратеры засыпаны до краев, поэтому поверхность Деймоса выглядит более гладкой. Возникает вопрос: почему же никто, фигурально выражаясь, не засыпает котлованы на Фобосе? Существует гипотеза, что Фобос и Деймос подвергаются мощной метеоритной бомбардировке - ведь атмосферы, которая послужила бы надежным щитом, у них нет. При ударе метеоритного тела о поверхность Фобоса образующаяся пыль и мелкие камни в большей части улетают с его поверхности: сильно тяготение сравнительно близкого Марса «отбирает» их у спутника.
А Деймос находится от планеты куда дальше, поэтому выброшенные при падении на его поверхность метеоритные камни и пыль в значительной мере зависают на орбите Деймоса. Возвращаясь в прежнюю точку орбиты, «Ужас» постепенно снова собирает осколки и пыль, они оседают на его поверхности и погребают над собой многие свежие кратеры и в первую очередь те, что помельче.
Верхний, рыхлый слой Луны, Марса, его спутников, та часть их поверхности, которой на Земле соответствует почва, именуется реголитом. Теперь можно считать установленным, что реголит марсианских лун сходен с тем, что наблюдается на нашей «земной» Луне. Вообще-то присутствие реголита на Фобосе и Деймосе ученых сначала удивило. Ведь вторая космическая скорость, по достижении которой любой предмет уходит в межпланетное пространство, на таких мелких небесных телах составляет всего каких-нибудь 10 м/c. Поэтому при ударе метеорита любой булыжник становится здесь «космическим снарядом».
Подробные снимки Деймоса позволили обнаружить пока еще необъяснимый факт: оказывается, некоторые кратерные валы и примерно десятиметровые каменные глыбы, рассеянные по поверхности Деймоса, украшены длинным шлейфом. Эти шлейфы выглядят как довольно длинная полоса, образованная как бы выброшенным из глубины мелкозернистым материалом. Нечто подобное есть и на Марсе, но, кажется, там эти полосы выглядят несколько иначе. Во всяком случае, специалистам опять есть над чем поломать голову….
В 1945 году астроном Б.П.Шарплесс пришел к убеждению, что у Фобоса в его движении вокруг Марса существует вековое ускорение. А это значило, что спутник движется все скорее по очень-очень пологой спирали, постепенно тормозясь и все ближе
подходя к поверхности планеты. Подсчеты Шарплесса показали, что если ничего не изменится, то за какие-нибудь 15 миллионов лет Фобос упадет на Марс и погибнет.
Но вот наступил космический век, и человечеству стали ближе проблемы астрономии. О процессах торможения искусственных спутников в атмосфере Земли узнали широкие массы. Ну, а так как атмосфера есть и у Марса, правда очень разреженная, то не может ли она своим трением вызывать вековое ускорение Фобоса? В 1959 году И.С.Шкловский
выполнил соответствующие вычисления и сделал вывод, вызвавший брожение как в умах ученых, так и в умах широкой публики. То вековое ускорение, которое мы наблюдаем в условиях разреженной верхней атмосферы Марса, может быть объяснено только, если предположить у Фобоса очень малую плотность, такую малую, которая не позволила бы спутнику развалиться на куски, если он полый. Как и подобает ученому, И.С.Шкловский не делал никаких безапелляционных утверждений; он и сам считал поставленный им вопрос «весьма радикальным и не совсем обычным» предположением.
В 1973 году ленинградский ученый В.А.Шор и его коллеги в Институте теоретической астрономии АН СССР завершили обработку свыше пяти тысяч исчерпывающих по полноте данных, собранных почти за целый век со дня открытия Фобоса и Деймоса. Выяснилось, что Фобос все-таки ускоряется. Правда, значительно слабее, чем считал Шарплесс.
А раз ускорение есть, мы можем предсказать судьбу Фобоса: не более чем через 100 миллионов лет он так сблизится с Марсом, пересечет гибельный предел Роша и будет растерзан приливными силами. Часть обломков спутника упадет на Марс, а часть, вероятно, представится нашим потомкам в виде красивого кольца, подобно тому, которым ныне славится Сатурн.
Что касается Деймоса, то здесь ни у кого нет сомнений: вековым ускорением он не обладает.
Оба спутника испытывают сильное приливное воздействие со стороны Марса, поэтому они всегда повёрнуты к нему одной стороной. Фобос и Деймос движутся почти по круговым орбитам, лежащим в плоскости экватора планеты.
А нет ли у Марса еще каких-нибудь спутников, доселе неизвестных? Этот вопрос поставил перед собой Дж.П.Койпер, директор Лунно-планетной обсерватории при Университета штата Аризона. Для того чтобы ответить на этот вопрос, он разработал специальную фотографическую технику, позволяющую фиксировать даже очень слабо светящиеся объекты. Все его исследования не привели к открытию нового спутника Марса.
Затем поиски неведомого спутника Марса проводил сотрудник Эймсовского исследовательского центра НАСА в Калифорнии Дж.Б.Полак. Его исследования также не увенчались успехом. Так что по-прежнему можно считать, что лишь Страх и Ужас сопутствуют небесному воплощению бога войны.
Некоторые исследователи считают, что спутники Марса попали к нему “не по своей воле “, а были захвачены из пояса астероидов. Как видно, бог войны не опасен для Земли, но суров со своими приближёнными.
В Росcии готовится космическая миссия «Фобос-Грунт» - повторная после «Фобоса-2» попытка посадки космического аппарата на поверхность марсианского спутника, исследования его пород и - о чем раньше нельзя было и мечтать - доставки на Землю добытых образцов. Ориентировочное время проведения всей операции - 2005-2008 гг.
Использованный материал:
1. Энциклопедия “Астрономия. Постижение Вселенной, загадки звезд и галактик,
космос и жизнь”.
2. Физика планеты Марс. В.И.Мороз.
3. Спутники Марса. Под редакцией П.Сейделмена (Director Nautical Naval Office. U.S.
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 нему не 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.
20 августа и 9 сентября 1975 года в Соединенных Штатах Америки были запущены космические аппараты "Викинг-1" и "Викинг-2", предназначенные для исследования Марса и его спутников - Фобоса и Деймоса. После долгого полета по трассе Земля-Марс они вышли на ареоцентрические (околомарсианские) орбиты соответственно 19 июня и 7 августа 1976 года.
С помощью специальных приборов, расположенных на орбитальных блоках космических аппаратов, была составлена тепловая карта марсианской поверхности и карта содержания водяных паров в атмосфере планеты. Было установлено, что полярные шапки Марса состоят в основном из водяного льда, на который суровой марсианской зимой конденсируется углекислый газ.
Особый интерес у астрономов вызвали крупномасштабные снимки поверхности Марса и его спутников. Что же представляют собой марсианские луны? Какие они вблизи? Еще в 1972 году весь мир обошла первая фотография Фобоса, сделанная "Маринером-9". Спутники Марса оказались огромными бесформенными глыбами - они похожи на астероиды. "Викинги" исследовали Фобос и Деймос очень подробно. Прежде всего были уточнены их размеры. У Фобоса они составляют 26,2х20х18,6 км, у Деймоса - 15,6х14х10,2 км.
Поверхность спутников слишком неровная - покрыта множеством кратеров, которые, несомненно, являются результатом ударов метеоритов. Число кратеров и их распределение по размерам вполне сравнимо с насыщенностью кратерами лунной поверхности. В то же самое время количество кратеров на Фобосе и Деймосе в расчете на единицу площади примерно в 100 раз больше, чем на Марсе. Поскольку спутники находятся в той же области Солнечной системы, что и сама планета, можно сделать вывод об очень высокой эрозии (разрушении горных пород), деист вовавшей на Марсе длительное время.
Большой неожиданностью для астрономов оказалось различие поверхностной структуры Фобоса и Деймоса. На Фобосе отчетливо видны трещины, имеющие ширину до 200 м и глубину до 20 м, а самая крупная трещина, примыкающая к кратеру Стикни, имеет ширину 700 м и глубину 90 м! Есть все основания считать, что и кратер Стикни, и эти трещины образовались в результате катастрофического события - удара крупного метеорита, едва не приведшего к полному разрушению Фобоса.
Поверхности марсианских спутников покрыты слоем пыли. Это, конечно, результат длительной метеоритной бомбардировки. Но на Деймосе слой пыли и реголита значительно толще, чем на Фобосе, а кратеры диаметром менее 50 м, по-видимому, совсем засыпаны пылью. Быть может, этим объясняется то обстоятельство, что на Фобосе мелких кратеров очень много, а на Деймосе они почти полностью отсутствуют. Вероятно, по причине большого количества пыли все детали на Деймосе имеют сглаженные контуры, словно изображение спутника расфокусировано.
Оба спутника отличаются очень темным цветом. Своей чернотой они обязаны пыли, которая, пожалуй, чернее сажи и отражает совсем мало света. Их альбедо (отражательная способность поверхности) меньше 5%. Поэтому спутники Марса можно отнести к самым темным небесным телам Солнечной системы. Пока астрономы этого не знали, им казалось, что Фобос и Деймос просто очень малы, вроде как искусственные... Фобос и Деймос вращаются так, что их большие оси всегда ориентированы в сторону Марса. И как следствие этого, они всегда обращены к своей планете одной стороной, подобно тому, как наша Луна "смотрит" на Землю одним и тем же своим полушарием.
Под действием приливного трения марсианские спутники движутся по спиралеобразным орбитам и очень медленно приближаются к Марсу. Фобос приближается быстрее Деймоса и должен погибнуть первым. Скорее всего, когда спутник войдет в опасную зону (достигнет так называемого предела Роша, равного примерно двум с половиной радиусам планеты), он будет разорван силами тяготения Марса на множество мелких частей. Тогда из вещества бывшего спутника около Марса может образоваться тонкое кольцо, напоминающее знаменитое кольцо Сатурна.
Фобос и Деймос - два спутника Красной планеты, которые были открыты Асафом Холлом в 1877 г. Это совсем крошечные спутники. Диаметр Фобоса составляет 22 км., а Деймоса и того меньше - около 13 км. Оба спутника всегда повернуты к Марсу одной стороной, поскольку вращаются вокрус своей оси с тем же периодом, что и вокруг Марса .
Деймос и Фобос очень похожи друг на друга. Это безжизненные куски камня, скорее всего бывшие . Пролетая около Марса они были захвачены гравитационным полем планеты и остались с ней навсегда. Но у обоих спутников слишком правильные орбиты, поэтому некоторые ученые не уверены в правильности теории астероидного происхождения Фобоса и Деймоса. Они склонны предполагать, что вначале у Марса был лишь один спутник, который раскололся от удара метеорита на два (а возможно и больше) куска.
Спутник Фобос
Фобос назван в честь древнегреческого бога страха Фобоса - сына бога войны Ареса и богини любви Афродиты. Он очень быстро вращается вокруг Марса - втрое быстрее, чем сама планета вращается вокруг своей оси. За марсианские сутки Фобос трижды облетает .
Как уже было сказано, спутник всегда обращен к планете одной стороной. Силы притяжения оказывают на Фобос большое воздействие, постепенно замедляя скорость его движения. Ученые полагают, что через 7,6 млн. лет (по другим данным через 11 млн. лет) спутник разрушится под гравитационным воздействием Марса.
Вся поверхность Фобоса рассечена кратерами и глубокими бороздами. Эти борозды появляются из-за того, что сила притяжения с Марса срывает со спутника крупные камни, которые «разрезают» поверхность Фобоса и падают с него.
Вообще говоря, спутник еще не разорвало в клочья только из-за его высокой прочности, а так же из-за того, что его орбита находится внутри предела Роша. Предел Роша - радиус орбиты спутника, вращаясь на которой приливные силы планеты равны силам самогравитации спутника.
Спутник Деймос
Свое название спутник получил в честь древнегреческого бога ужаса Деймоса, одного из последователей бога войны Ареса. Его орбита находится дальше орбиты Фобоса, поэтому он вращается вокруг Марса дольше. Полный оборот вокруг планеты онсовершает за 5,3 марсианских суток (на Марсе сутки длятся 24,5 земных часа) - 130 часов. Как и земная Деймос появляется на востоке (если наблюдать за ним с поверхности Марса), и заходит на западе. И тоже всегда обращен к планете одной и той же стороной.
В 20 в. считалось, что Деймос - самый маленький спутник во всей Солнечной системе. Его размеры и правда невелики: 15х12х10 км. Он более гладкий, чем Фобос. Кратеры на его поверхности покрыты большим слоем пыли. Ученые предполагают, что после столкновения с метеоритом, от спутника откалывалось большое количество вещества, которое долгое время оставалось в космическом пространстве. И каждый раз проходя сквозь это «облако» пыли Деймос собирал ее на своей поверхности. Пыль, оседая на спутнике, скрывала кратеры. Поэтому мы видим почти гладкий шар, но это, конечно, не так. Только два объекта на Деймосе имеют собственные имена - это большие кратеры Вольтер и Свифт. Названы так в честь знаменитых писателей, которые предсказали наличие у Марса спутников задолго до их официального открытия в 1877 г.
У планеты Марс есть два маленьких спутника – Фобос и Деймос . Деймос обращается по орбите, удаленной от планеты примерно на 23 тыс. км, а Фобос движется на расстоянии всего около 9 тыс. км от Марса.
Вся история изучения Фобоса и Деймоса полна удивительных событий и увлекательных загадок. Судите сами: первое упоминание о наличии у Марса двух небольших спутников Фобоса и Деймоса появилось не в научных трудах, а на страницах знаменитых "Путешествий Гулливера", написанных Джонатаном Свифтом в начале 18 столетия. По ходу событий Гулливер оказывается на летучем острове Лапуте. И местные рассказывают ему, что им удалось открыть два маленьких спутника, обращающихся вокруг Марса. В действительности же Фобос и Деймос были открыты А. Холлом лишь спустя полтора столетия после выхода романа в свет, во время великого противостояния Марса 1877 г. И открыты при исключительно благоприятных атмосферных условиях после упорных многодневных наблюдений, на пределе возможностей инструмента и человеческого глаза!
Впрочем, Свифт предсказал не только существование Фобоса и Деймоса, но и то, что радиус орбиты ближайшего спутника Марса равен трем поперечникам планеты, а внешнего – пяти. Три поперечника – это около 20 тысяч километров. Примерно на таком расстоянии расположена орбита Деймоса. Правда, не внутреннего спутника, как утверждал Свифт, а внешнего – но все равно совпадение впечатляет!
Сравнивая результаты наблюдений, проведенных в разные годы, астрономы пришли к заключению, что ближайший спутник Марса Фобос испытывает торможение, благодаря которому постепенно приближается к поверхности планеты. Явление выглядело загадочно. Во всяком случае, никакими эффектами небесной механики наблюдаемое торможение объяснить не удавалось. Оставалось одно: предположить, что торможение Фобоса связано с аэродинамическим сопротивлением марсианской атмосферы. Однако, как показывали расчеты, газовая оболочка Марса на высоте 6 тыс. км способна оказывать соответствующее сопротивление только при условии, что средняя плотность вещества Фобоса невелика. Точнее сказать, неправдоподобно мала! Тогда-то и возникла! оригинальная идея: столь небольшую плотность Фобоса можно объяснить его... пустотелостью! Но мы не знаем природных процессов, которые могли бы приводить к образованию пустых внутри небесных тел. Напрашивалась мысль, что Фобос, а возможно и Деймос – Марса, созданные миллионы лет назад разумными существами, либо населявшими в то время Марс, либо прилетевшими откуда-то из космоса.
Когда в распоряжении исследователей Марса появился новый, более мощный способ исследования планет – автоматические космические станции, все стало на свои места. На космических снимках отчетливо видно, что Фобос и Деймос – огромные глыбы неправильной формы и, конечно, природного происхождения. Если сопоставить результаты астрономических наблюдений с тем, что сообщили космические станции, вырисовывается такая картина. Фобос и Деймос – небольшие небесные тела. Размер Фобоса – 27 на 21, Деймоса – 15 на 12 км. Они движутся по почти круговым орбитам, расположенным в плоскости экватора планеты, в направлении ее суточного вращения. Деймос завершает один полный оборот за 30 ч. 18 м., а Фобос – за 7 ч. 39 м. Если учесть, что продолжительность марсианских суток чуть больше 24 ч. 30м., нетрудно сообразить, что Фобос заметно обгоняет суточное вращение планеты. Находясь на поверхности Марса, мы наблюдали бы, как Фобос и Деймос своими большими полуосями всегда направлены к центру Марса.
Полет автоматической станции "Викинг-1" впервые позволил оценить массу Фобоса. Когда орбитальный отсек этой станции пролетал на расстоянии 100 километров от спутника Марса, американским ученым удалось определить возмущение траектории его движения, вызванное притяжением Фобоса. Располагая такими данными, вычислить массу возмущающего тела уже не стоит труда. А зная его размеры, можно подсчитать и среднюю плотность. Для Фобоса она оказалась близка к 2 г/см 3 . Вполне нормальная плотность, примерно такая же, как у ряда каменных метеоритов.
Большой интерес представляют фотографии Фобоса и Деймоса. Они были получены космическими станциями с расстояния всего нескольких десятков километров. На поверхности Фобоса и Деймоса отчетливо просматривается большое количество кратеров, похожих на . Самый большой кратер на Фобосе достигает в поперечнике 10 км. Любопытно, что в то время, когда обсуждалась проблема малой плотности Фобоса, было высказано предположение о том, что этот феномен объясняется не пустотелостью, а является результатом обработки его поверхности , вследствие чего вещество Фобоса приобрело сильную пористость.
Кроме кратеров, на снимках Фобоса видны почти параллельные борозды шириной до нескольких сотен метров, тянущиеся на большие расстояния. Происхождение этих загадочных полос остается неясным. Возможно, это результат мощного удара крупного метеорита, "потрясшего" Фобос и вызвавшего образование многочисленных трещин. Может быть, таинственные борозды возникли благодаря приливному воздействию Марса. В пользу этого говорит тот факт, что на Деймосе, расположенном на значительно большем расстоянии от Марса, подобные детали не обнаружены. Ведь известно, что ослабевают пропорционально квадрату расстояния.
Что касается происхождения Фобоса и Деймоса, не исключено, что это тела астероидного типа, захваченные Марсом. Может быть, они образовались даже раньше, чем сама планета. В любом случае их дальнейшее изучение представляет интерес для выяснения закономерностей формирования .