"Артефакт"-2016. Часть 4. Спутники Марса

Часть 3. Земля и Марс. http://artefact-2007.blogspot.ru/2016/10/2016-3.html 

    Ф. Дергачев

    Спутники Марса

    «Существующие ныне спутники планет не сформировались на своих орбитах одновременно с самими планетами из остатков протопланетного облака. Если даже в то время (4,5 млрд лет назад) и появились первые спутники, они вскоре упали на планеты.

    Образование каждого из всех нынешних спутников надо рассматривать отдельно, не выравнивая их «под гребенку». В доказательство, кроме анализа вращения, плотности и химического состава хочу обратить внимание на поразительное разнообразие ландшафтов спутников, даже обращающихся вокруг одной и той же планеты.

    Так, несмотря на принадлежность к одному классу, совершенно различны между собой поверхности Фобоса и Деймоса, спутников Марса. 

Фобос и Деймос

    Хотя при одинаковом возрасте, плотности, близких размеров и массе у них есть сходство и некоторых элементов орбиты [подробнее об этом - ниже, в разделе «Некоторые особенности спутников с синхронным вращением», часть 2 «Спутники Марса Фобос и Деймос: осевое вращение синхронно с орбитальным»]:

    – у Фобоса почти круговая (эксцентриситет 0,015), у Деймоса – идеально [!] круговая (эксцентриситет 0);

    – плоскость орбиты практически совпадает с плоскостью экватора Марса: наклон орбиты к экватору планеты у Фобоса 1 градус, у Деймоса 1.9 (0,9 – 2,7);

    – оба спутника обращены к Марсу все время одной стороной, как и Луна к Земле (осевое вращение синхронно с орбитальным);

    - осевое отклонение у обоих небесных тел равно нулю (это означает, что ось вращения спутника строго перпендикулярна плоскости его околомарсианской орбиты).

    Но при этом совершенно поразительно различие ландшафтов – если Фобос испещрен цепочками кратеров и гигантскими траншеями (бороздами), то у Деймоса они полностью отсутствуют». («"Невозможные" спутники планет. Тезисы 1 - 3»). 

    1. Проблема происхождения спутников Марса

    «Сходство спутников Марса с одним из видов астероидов породило гипотезу о том, что они также являются бывшими астероидами, орбиты которых были искажены гравитационным полем Юпитера. Оказавшись вблизи Марса, небесные тела были им захвачены...» («Куда исчез один из спутников Марса». «National Geographic Россия» 5 июля 2016 года в 17:16).

«Основные представления.

…Состав Фобоса и Деймоса сильно отличается от состава Марса и близок к составу С-астероидов, что свидетельствует о возможном гравитационном захвате этих спутников Марсом в прошлом. В связи с чем большое значение приобретает изучение динамической эволюции их орбит. Прослеживая эволюцию орбиты в прошлое, стараются получить указания на то, как эти тела могли оказаться на орбитах вокруг Марса. Поскольку же марсианские спутники, видимо, сформировались далеко ют планеты, а чисто гравитационный их захват Марсом маловероятен, то конкретная схема довольно сложна.

Оригинальную гипотезу предложили Дж. Бернс, Дж. Поллак и М. Таубер, согласно которым захват обращающихся по гелиоцентрическим орбитам вокруг Солнца планетезималий осуществлялся во время их столкновений с упоминавшимися околопланетными туманностями. Трение в туманности могло приводить к уменьшению их энергии и скорости движения, и тогда гравитационное поле сформировавшейся планеты способно было перевести планетезималь с гелиоцентрической орбиты на орбиту вокруг планеты. Причем напряжения порядка 10⁷дин/см², возникающие во время торможения планетезималий, могли разрушить ее на фрагменты.

Если столкновение случалось с околопланетной туманностью, имеющей массу, сравнимую с массой планетезимали, то последняя могла подвергнуться гравитационному захвату планетой. И имелась малая вероятность подобного захвата тел размером более 100 км. С другой же стороны, чтобы захваченные планетезималии за короткое время не упали на планету, требовалось достаточно быстрое рассеяние туманности.

Несколько иной механизм захвата Фобоса и Деймоса был предложен Д. Хантеном. По его мнению, захват спутников осуществлялся довольно часто протоатмосферой Марса (тогда она была в 10⁴ – 10⁵ раз массивнее современной атмосферы). Причем Фобос и Деймос – это последние из захваченных спутников, которые не успели еще упасть на планету, поскольку протоатмосфера почти внезапно рассеялась в пространство вследствие потери давления в Солнечной прототуманности.

Однако рассмотренные здесь модели, естественно, не являются единственно возможными. Захват марсианских спутников мог произойти и на очень нерегулярные орбиты (т. е. с большими эксцентриситетом и наклонением), что исключает предыдущие схемы захвата. Как мы увидим позже, эволюция орбит Фобоса и Деймоса довольно сложна и могла в конечном итоге изменить вначале нерегулярные орбиты марсианских спутников в наблюдаемые сейчас регулярные орбиты с незначительными эксцентриситетом и наклонением.
    В связи с чем следует отметить, что не исключена возможность частого залета астероидных тел в окрестности Марса, когда его зона питания была практически полностью им исчерпана. Это могло происходить за счет возмущения, оказываемого на пояс астероидов со стороны допланетных гипотетических тел массой порядка земной, которые пролетали через пояс астероидов из зоны зарождающегося Юпитера. Именно таким возмущением пояса астероидов В. С. Сафронов объясняет существование у астероидов дисперсии скоростей 5 км/с.

По предположению учёных, Фобос и Деймос представляют собой астероиды, захваченные Марсом из расположенного рядом с планетой первого астероидного пояса

    Вероятность захвата таких астероидных тел Марсом была рассчитана в 1982 г. Е.Л. Рускол, которая рассмотрела возможное расширение зоны питания планеты вследствие столкновений астероидов, залетавших в окрестности Марса из-за возмущения пояса астероидов. При этом для простоты предполагалось, что все эти астероиды имели размер порядка 10 км, т. е. близкий к размерам Фобоса и Деймоса. Оказалось, что в этом случае должны были происходить тысячи столкновений астероидных тел в окрестностях Марса. Несомненно, полученный результат говорит о принципиальной возможности захвата Марсом своих спутников в прошлом и даже о высокой его вероятности.

Однако при рассмотрении происхождения марсианских спутников следует учесть одно немаловажное обстоятельство. Как будет показано чуть позже, есть определенные свидетельства в том, что в прошлом у Марса имелось большое количество малых спутников. Если это в действительности было так, то необходимо объяснить происхождение такого роя спутников. Причем требуется выяснить, образовался ли рой вследствие распада и столкновений астероидных тел в окрестности Марса или был захвачен планетой сразу в целом. Во всяком случае рассмотрение проблемы захвата двух спутников Марса, может быть, связано с решением проблемы захвата планетой множества малых тел.

Рассмотрение происхождения марсианских спутников вызывает ряд вопросов, которые необходимо решить при том или ином подходе к решению общей проблемы. Например, если произошел захват Фобоса и Деймоса планетой, то почему они оказались С-астероидами, находящимися в поясе астероидов гораздо дальше от Марса, чем S-астероиды. Если же образование планеты и спутников (а возможно, и роя спутников) происходило одновременно, то требуется объяснить значительную потерю планетой своих летучих элементов (ведь состав Марса отличается от состава Фобоса и Деймоса).

В то же время наличие у Марса всего двух спутников при возможном существовании в прошлом гораздо большего количества спутников у зарождающегося Марса вполне объяснимо. Во-первых, само возрастание массы у зарождающейся планеты должно было вызывать сокращение радиуса орбит спутников, и в результате те падали в конце концов на Марс. Во-вторых, околопланетная туманность из большого количества пыли и фрагментов столкнувшихся тел была средой с большим аэродинамическим трением, которое снижало скорость спутников и приводило также к их падению на планету.

Впоследствии околопланетная среда (будь то плотная протоатмосфера или газопылевая туманность с фрагментами столкнувшихся тел) постепенно рассеялась, и орбиты спутников продолжали эволюционировать уже без ее влияния. По-видимому, Фобос и Деймос – это последние спутники Марса, захваченные планетой в далеком прошлом (причем Деймос несколько позже Фобоса). Анализ прошлой эволюции их орбит позволяет выяснить многие вопросы, связанные с происхождением этих небесных тел. Однако такой анализ представляет собой исключительно сложную задачу.

Эволюция орбит Фобоса и Деймоса.

Проблему происхождения марсианских спутников невозможно решить, если пренебрегать прошлой эволюцией их орбит, по которым они обращаются в настоящее время вокруг Марса. Естественно, их орбиты не оставались неизменными, а эволюционировали то быстрее, то медленнее в зависимости от ряда факторов. Эволюция происходила под влиянием приливного взаимодействия с планетой, а также вследствие наличия экваториального вздутия Марса (из-за его вращения), которое вносило некоторое изменение в гравитационное поле планеты, а также под влиянием возмущающего действия Солнца и, если они были, других спутников и т. д.

Очевидно, что для более верной реконструкции эволюции орбиты следовало бы определить те из этих факторов, которые оказывали наиболее доминирующее влияние на эволюцию. Однако дело здесь осложняется тем, что в разные времена эволюцию орбиты спутников определяют различные доминирующие факторы…» (Жарков В.Н., Козенко А.В. «Фобос и Деймос - спутники Марса». - М.: Знание, 1985. - «Новое в жизни, науке, технике». Сер. «Космонавтика, астрономия»; № 1). 

    На эту тему:
    «История изучения спутников Марса: вопросы, оставшиеся без ответа. (А.В. Козенко)».

    2. Южный полюс Фобоса

Южный полюс Фобоса с «Марса-Экспресс»

    «Где бы вы хотели приземлиться на этой луне? Спутник, показанный на сегодняшней фотографии, не принадлежит Земле, это Фобос — самый близкий спутник Марса. Его орбита настолько низка, что учёные ожидают, что в ближайшие 100 миллионов лет Фобос сойдёт с неё и столкнётся с Красной планетой. Однако, в начале этого года космический аппарат ЕКА Марс-Экспресс сделал детальный снимок области вокруг южного полюса Фобоса.

    На необычно тёмной поверхности спутника видны отдельные круглые кратеры, длинные цепочки кратеров и странные полоски [борозды - Ф.Д.].

    Огромный кратер Стикни, который расположен на правом краю изображения спутника, хорошо виден на подобном снимке северного полюса Фобоса, сделанном в прошлом году. Этот и другие похожие снимки Фобоса очень детальны: на них можно различить элементы размером 10 метров». («Астрономическая картинка дня» 23.01.2011) 

Буквой «S» обозначено местоположение точки Южного полюса Фобоса

    На эту тему:

    «Астероид Веста в системе аномалий Солнечной системы. Часть 3». (13 декабря 2011 года).

    3. Низкая плотность и внутренние полости Фобоса

    «То, что многие изученные небесные тела имеют «подозрительно» низкую плотность, писали многие. Но на примере Фобоса можно наиболее наглядно показать наличие значительных внутренних полостей.

    Факт первый. Плотность Фобоса - менее 2 г/см³. Планетологи объясняют это рыхлым или пористым материалом, образующим его породы.

    «Средняя плотность Фобоса равна 1,90±0,08 г/см³, причем основной вклад в погрешность ее оценки вносит погрешность оценки объема. Принятое до сих пор значение плотности Фобоса, определенное по данным навигационных измерений АМС "Викинг", которые были получены в менее благоприятных баллистических условиях, составило 2,2±0,2 г/см³ (Williams et al., 1988).

    Уточненная средняя плотность Фобоса значительно ниже плотности таких наименее плотных углистых ходритов, как гидратированные хондриты типа CI (2.2-2,4 г/см³) и CM (2,6-2,9 г/см³). Она также намного ниже плотности других спектральных аналогов вещества Фобоса - черных хондритов (3,3-3,8 г/см³) (Wasson, 1974). Для устранения этого противоречия необходимо предположить существенную пористость вещества Фобоса(10-30% в случае низкоплотных углистых хондритов и 40-50 % для черных хондритов) или наличие в составе Фобоса легкой компоненты, например, льда. Требуемая пористость углистых хондритов соответствует пористости некоторых метеоритных брекчий - 10-24% (Wasson, 1974), а также брекчий лунного реголита - 30% и более (McKay et al., 1986). Эти материалы обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать приливные напряжения в теле Фобоса. С другой стороны, требуемое значение пористости черных хондритов представляется нереалистичным». (Сборник "Телевизионные исследования Фобоса", "Наука", 1994).

Цветное фото Фобоса с космического аппарата Европейского Космического Агентства (ESA) «Mars Express» во время сближения со спутником Марса 22 августа 2004 года 

    Факт второй. «Крохотный спутник Марса - Фобос - обладает таким же мощным магнитным полем, как и Земля. Как заявил директор Института земного магнетизма и распространения радиоволн Российской академии наук (ИЗМИРАН) Виктор Ораевский, этому открытию помог «счастливый случай».

    Еще в марте 1989 года до спутника Марса долетел один из советских космических аппаратов, направленных для его изучения - «Фобос-2». Аппарат вышел на орбиту Фобоса и четверо суток выполнял отдельные замеры по плану Центра управления полетами. Однако перед началом проведения научной программы спутник вышел из-под контроля, а переданные данные «осели» в архиве ЦУП как не представляющие научной ценности.

    Только через 13 лет сотрудники ИЗМИРАН задались целью попытаться использовать данные, которые успел передать «Фобос-2», и получили уникальные результаты. Оказалось, что спутник Марса, имеющий диаметр всего 22 км, обладает таким же мощным магнитным полем, как и наша планета. По мнению российских ученых, это может свидетельствовать о том, что Фобос более чем на треть состоит из магнитного вещества и в этом смысле является единственным в Солнечной системе». (Источник: «Грани.Ру», 10 декабря  2002, «Космодром.Ру», 9 декабря 2002, 11:07).

    Наличие сильного магнитного поля может быть вызвано либо жидким ядром (расплавленным или из соленой воды), что у крошечного спутника исключено, либо наличием в составе его породы магнитного железняка.

    Но железо имеет большую плотность. Например, для железокаменных метеоритов она составляет 4,5¸4,7 г/см³. Образ «рыхлого» и «пористого» Фобоса тает на глазах. Остается единственное объяснение - наличие значительных внутренних полостей.

Видео: Фобос, спутник Марса. «In anticipation of the Mars Express' risky fly-by of the Martian Moon on Dec. 29, 2013 it (coming with 28 miles (45km) of the surface), the European Space Agency has compild imagery from previous fly-bys to create this highly detailed fly-around». (ESA)

    Учитывая сходство Фобоса с телами Пояса Астероидов, остается предполагать наличие больших внутренних пустот и на других астероидах «подозрительной» группы. Ну, а могут ли они иметь естественное происхождение - вопрос риторический. Это не Земля, где водная эрозия вымывала исполинские пещеры.  

    «"Пустотелость" же не есть уникальное свойство Фобоса. Плотность большинства астероидов маловата для каменно-металлических монолитов, каковыми они считались ранее на основе анализа метеоритов. Пористыми являются и многие спутники планет, например Гиперион. И это свойство является одним из проявлений общего кризиса планетезимальной концепции». (Тема «Фобос» Астрофорума. Крупин, 27.07.2007, 03:21:02). 

    Очень спорное замечание, приравнивающее пористый (что хорошо видно на фотографиях «Кассини») Гиперион к другим спутникам планет и астероидам, такой нехарактерной поверхности не имеющими. На самом деле (и я это обосновал в разделе «Некоторые особенности спутников с синхронным вращением», в главе 4. «Хаотичное вращение Гипериона, спутника Сатурна») этот спутник Сатурна по характеристикам своего вращения резко отличается от других (в первую очередь, имеющих синхронное вращение), и согласно моей классификации не «обработан» древним механизмом формирования планет. Стало быть, он действительно состоит из рыхлых пород и «не обязан» иметь внутренние пустоты.

    «Учёные предполагают, что астероид Итокава [см. ниже: раздел «Аномалии Пояса астероидов», глава 1 «Астероид без кратеров: «младенческий» возраст Итокавы» - Ф.Д.] образовался в результате столкновения небесных тел. Анализ данных, полученных аппаратом «Хаябуса», показал также, что астероид состоит в основном из оливина, пироксена и металлического железа - веществ, из которых формируются планеты, сообщает «New Scientist». 

    Многие крупные валуны на поверхности Итокавы имеют многослойную структуру. Это свидетельствует о том, что объект, из которого сформировался астероид, должен был иметь достаточно большие размеры, чтобы в его центре проходили тепловые процессы. 

   Учёным удалось установить топографию астероида с точностью до метра, а изучение гравитационного поля объекта позволило рассчитать его плотность. Оказалось, что она составляет 1,95 г/см3, то есть внутри астероид на 40% пуст». («Учёные установили состав астероида Итокава». 08 июня 2006 года).  

Фото: Фобос. Кратер Стикни

    Источник: «Фобос и "Фабрика астероидов"». (25 января 2012 года).

    4. Кратер Стикни на Фобосе

    «В табл. 5 (см. ниже раздел «Некоторые особенности спутников с синхронным вращением») кратер Стикни на Фобосе показан как один из наиболее характерных кратеров воздействия. Посмотрев на фотографии других астероидов, мы видим аналогичные кратеры, сравнимые с размерами самого небесного тела.

     Возникает вопрос - если внутри спутник находятся значительные пустоты, то как могло осуществиться ударное или даже просто энергичное воздействие на такую хрупкую конструкцию?

    Выдвигаю гипотезу: Фобос сначала был доставлен на «правильную» орбиту, а уже потом прошла его «обработка», и, возможно, создание внутренних полостей.

    Обратим внимание на фото кратера Стикни. 

    «Подробная фотография (Фобоса), которую Вы видите [справа - Ф.Д.], была получена (19 августа 1998 года) космическим аппаратом (НАСА) "Марс Глобал Сервейор"» («Толстый пылевой слой на Фобосе»). 

    «Вблизи гребня Стикни можно разглядеть желоба, обязанные своим происхождением той же катастрофе, в которой и появился сам кратер». (И.Лисов. «На Луне нельзя утонуть в пыли. А на Фобосе можно?»  «Новости космонавтики», 1998 год, №19-20).

«"Viking 1 Orbiter" image of Stickney crater, the largest crater on the Martian moon Phobos» 

    Высказанное в статье мнение противоречит предложенной гипотезе. Однако, замечу: на приведенной в статье И. Лисова фотографии этого не видно, но на других снимках знаменитые  «желоба» (параллельные борозды) проходят не только вокруг кратера, но и внутри его стенок, что исключает их одновременное возникновение. Кратер явно намного старше, чем борозды. Не исключаю, что древний механизм формирования планет, обработавший Фобос бороздами снаружи, одновременно сформировал и внутренние пустоты.

    Кратер Стикни хорошо иллюстрирует еще одну возможную функцию кратеров воздействия, осуществляющуюся в том случае, если при транспортировке «хрупких» полых конструкций нужно не разрушительное ударное, а длительное контактное взаимодействие (например, истечение реактивной струи из того же кратера - его гигантская воронка выступает как "направляющее сопло")». 

«На этом изображении, полученном (19 октября) 1978 г. орбитальным аппаратом «Викинг-1», видно, что больший спутник - Фобос , действительно является подобным астероиду объектом, покрытым большим количеством кратеров». («Фобос: обреченная луна Марса»)

    Источники: 
    «Фобос и "Фабрика астероидов"». (25 января 2012 года).
    «Борозды ("траншеи") на Фобосе». (17 октября 2013 года).    
    
    5. «Самолетик» на Фобосе

PIA01336: High-Resolution MOC Image of Phobos' Face

    «This image of Phobos, the inner and larger of the two moons of Mars, was taken by the Mars Global Surveyor on August 19, 1998. The minimum distance between the spacecraft and Phobos was 1,080 kilometers (671 miles). Phobos was observed by both the Mars Orbiter Camera (MOC) and Thermal Emission Spectrometer (TES).    
    This image is one of the highest resolution images (4 meters or 13 feet per picture element or pixel) ever obtained of the Martian satellite. The image shows several new features of this lumpy moon -- features that are associated with the prominent crater seen in the upper left quarter of the image. This is the largest crater on Phobos, Stickney, 10 kilometers (6 miles) in diameter. Individual boulders are visible on the near rim of the crater (D), and are presumed to be ejecta blocks from the impact that formed Stickney. Some of these boulders are enormous - more than 50 meters (160 feet) across.
    Also crossing at and near the rim of Stickney are shallow, elongated depressions called grooves. This crater is nearly half the size of Phobos and these grooves may be fractures caused by its formation. The far wall of the crater shows lighter and darker streaks going down the slopes (C). The presence of material of different brightness on the far crater slopes and in some of the grooves shows that the satellite is heterogeneous (that is, it is made of a mixture of different types of materials). The motion of debris down slopes is guided by gravity, which is only about 1/1000th that of the Earth -- e.g., a 68-kilogram (150- pound) person would weigh only about 57 grams (2 ounces) on Phobos. Previous images from the Viking spacecraft in the 1970's were not of sufficient resolution to show the effectiveness of gravity on Phobos in moving material down slopes». (Image Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems.2000-09-16). 

Видео: «Интересные спутники: Деймос и Фобос»

    «Артефакт»-2016. Часть 5. «Пояс астероидов». http://artefact-2007.blogspot.ru/2016/10/2016-4_7.html 

    На эту тему:

    «Борозды ("траншеи") на Фобосе». (17 октября 2013).

    «Эпоха перемен: советы постороннего». Часть 14. «"Оглушительное" молчание». (1 июня 2016 года).
    «Механизм искусственного вмешательства в формирование Солнечной системы. "Артефакт"-2016».