В ближайшие 100 миллионов лет Фобос, вероятно, будет разрушен приливными силами Марса. Авторы и права: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA.

Марс и Земля имеют несколько общих черт. Как и Земля, Марс относится к планетам земной группы (т.е. эта планета состоит из силикатных пород и минералов). Он также имеет полярные ледяные шапки, наклонённую ось, а в прошлом вероятно обладал океанами наполненными жидкой водой. Кроме того, Марс и Земля являются единственными планетами земной группы у которых имеются естественные спутники.

На самом деле у Марса есть два спутника – это Фобос и Деймос (названы они в честь греческих богов ужаса и террора, соответственно). Деймос меньше Луны, а его орбита располагается на большем расстоянии от планеты. Этот спутник обладает характеристиками астероида, что может являться аргументом при определении места его происхождения.

Деймос был открыт в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом (Asaph Hall), который целенаправленно искал марсианские луны, находясь в военно-морской обсерватории США (USNO). Название спутнику было дано Генри Маданом (Henry Madan) вскоре после открытия.

Поскольку Деймос не является круглым телом его средний радиус лежит в пределах между 6 и 6,38 км. (3,73-3,96 миль) или около 15×12,2×11 километров (9,32×7,58×6,835 миль), что делает его почти в два раза меньшим, чем Фобос. Из-за небольшой массы – около 1,4762*10 15 килограмм, поверхностная сила тяжести Деймоса слаба (ускорение свободного падения составляет всего 0,0039 м/с 2).

Орбита Деймоса близка к круговой, перигелий располагается в 23455,5 км., а апогей – в 23470,9 км., таким образом среднее расстояние составляет около 23463,2 км. При средней орбитальной скорости в 1,3513 км/с, на один оборот вокруг Марса, Деймос тратит 30 часов, 18 минут и 43,2 секунды.

И Деймос и Фобос состоят из силикатных пород богатых углеродом, что роднит их с астероидами из главного пояса. Хотя поверхность спутника покрыта кратерами, она значительно более гладкая, чем поверхность Фобоса.

Только две геологические особенности на Деймосе получили собственные имена: кратеры Вольтера и Свифта, названые так в честь знаменитых в 17-18-ом веках публицистов, которые размышляли о существовании двух марсианских лун, прежде чем они были обнаружены.

Исследователи считают, что спутник Марса Фобос может когда-нибудь превратиться в кольцо вокруг Красной Планеты. Авторы и права: Celestia.

Происхождение спутников Марса до сих пор остаётся неопределённым, однако среди исследователей существует ряд гипотез. Наиболее широко распространена теория, согласно которой спутники Красной Планеты являются объектами, выброшенными из пояса астероидов под действием силы тяжести Юпитера и захваченными Марсом.

Тем не менее, эта теория остаётся спорной, поскольку маловероятно, что Марс был бы в состоянии замедлить тела такого размера достаточно, чтобы они достигли своих нынешних орбит. Модифицированный вариант этой гипотезы заключается в том, что Фобос и Деймос когда-то являлись бинарным астероидом, который затем был захвачен Марсом.

Согласно другим популярным гипотезам спутники образовались на их нынешних орбитах в результате аккреционных процессов, или, возможно, в далёком прошлом Марс был окружён множеством крупных астероидов, которые были выброшены на его орбиту после столкновения с планетезималями. Со временем, большинство из них упали на поверхность.

Спутники Марса

© Владимир Каланов,
сайт "Знания-сила".

Фобос (слева) и Деймос (справа) - два известных спутника Марса

Как уже сказано, Марс имеет два естественных спутника под названиями Фобос и Деймос. Основные характеристики спутников приведены в таблице:

Спутник	Характеристики	Количественные показатели
Фобос	Время открытия	12.08.1877 г.
	Размеры	27х21х19 км
	Период обращения	7 ч. 39 мин
	Расстояние до Марса	9400 км
	Средняя плотность	2 г/см³
Деймос	Время открытия	10.08.1877 г.
	Размеры	15х12х11 км
	Период обращения	30 ч. 17 мин
	Расстояние до Марса	23400 км
	Средняя плотность	1,7 г/см³

Небольшие по размерам спутники Марса представляют собой небесные тела неправильной формы, очень похожие на астероиды. Наибольший размер Фобоса - 27 км, а Деймоса - 15 км. орбиты обоих спутников наклонены́ приблизительно на 2° к плоскости марсианского экватора. Фобос удалён от Марса в среднем на 9400 км и имеет очень короткий период обращения - 7 ч. 39 мин., т.е. в течение марсианских суток он трижды облетает планету. Деймос удалён от Марса на 23400 км, и ему требуется на облёт Марса 30 ч. 17 мин., т.е. больше, чем длятся марсианские сутки. Подобно Луне, повёрнутой к Земле одной стороной, оба спутника Марса повёрнуты к нему всегда одной и той же стороной. На каменистой поверхности спутников видны многочисленные кратеры. Наибольший из них, диаметром около 10 км, находится на Фобосе. Происхождение такого огромного кратера астрономы связывают с вероятным столкновением Фобоса с каким-то крупным небесным телом. На Деймосе кратеров диаметром более 2,3 км не обнаружено. Исходя из плотности кратеров их возраст определяется в 3 млрд. лет.

Изображения Деймоса (слева) и Фобоса (справа). На Фобосе виден огромный кратер Стикней.

Гипотезы происхождения спутников Марса

О происхождении спутников Марса существуют две гипотезы. Первая заключается в том, что оба спутника, в прошлом астероиды, были захвачены гравитационным полем Марса и вот уже несколько миллиардов лет являются его спутниками. По второй гипотезе, спутники Марса когда-то были частью его массы, отколовшейся в результате столкновения с каким-то крупным небесным телом. Эта гипотеза представляется более логичной потому, что орбиты спутников невысокие, по форме приближающиеся к правильной окружности, а их плоскости почти полностью совпадают с плоскостью орбиты Марса (наклон всего 2°).

Американский астроном Б. Шарплесс в 1945 году обнаружил в движении Фобоса так называемое вековое ускорение. Это означает, что Фобос движется по пологой спирали, постепенно приближаясь к поверхности Марса. Примерно так же, по спиральным орбитам, движутся искусственные спутники Земли. В верхних слоях земной атмосферы спутник тормозится и снижается, а приближение к Земле ускоряет движение спутника. Атмосфера Марса настолько разряжена́, что на высоте орбиты Фобоса её воздействие на спутник практически отсутствует. Тем не менее, вековое ускорение существует.

Известный советский астрофизик И.С. Шкловский в 1959 году решил рассчитать, при каких условиях торможение в верхних слоях атмосферы Марса может привести к движению спутника по пологой спирали. Расчетная высота была принята за 6000 км. результат получился сенсационный: полёт Фобоса по пологой спирали возможен в том случае, если он … полый, т.е. пустой внутри, подобно искусственным спутникам Земли. Получается, что Фобос - тоже искусственное небесное тело, изготовленное какими-то разумными существами?!

Но сенсации не получилось, потому что с помощью фотоснимков, переданных на Землю автоматической межпланетной станцией «Маринер-8» было установлено окончательно, что Фобос и Деймос представляют собой сплошные каменные глыбы неправильной формы. Вскоре советский учёный Н.Н. Парийский нашёл объяснение веково́го ускорения. По предположению этого учёного, из-за близости Фобоса к Марсу на поверхности планеты возникают приливны́е волны грунта примерно так же, как это происходит на Земле от . Притяжение Луны приводит к тому, что земная кора дважды в сутки поднимается и опускается почти на полметра вслед за движением Луны. Хотя масса Фобоса невелека́, но он настолько близок к поверхности Марса, что создаёт приливны́е волны (их называют приливны́ми горбами) значительно меньше тех, что возникают на Земле от движения Луны, но всё же достаточны, чтобы оказывать влияние на движение Фобоса. Приливна́я волна на Земле из-за трения и напряжения в земной коре не поспевает за Луной и отстаёт от её движения примерно на четверть окружности Земли. Нечто подобное происходит и на Марсе. Притяжением приливны́х горбов и тормозится Фобос. У Деймоса векового ускорения не замечено. Насколько чувствительно торможение Фобоса приливны́ми горбами? По расчетам, если такое движение будет сохраняться, то Фобос может упасть на поверхность Марса через … 15 миллионов лет. Насколько такие тревожные прогнозы верны́, покажут будущие исследования и расчеты. Запуски советских автоматических станций «Фобос-1» и «Фобос-2» , осуществлённые в 1988-1989 годах для изучения движения спутников Марса, окончились неудачей.

Теории происхождения и природы спутников Марса, история их исследования сопровождалась мистификациями, слухами и легендами. В том числе Фобос и Деймос называли инопланетными кораблями. А ученые предположили, что число спутников двойника Земли вообще могло быть другим.

Марсианские спутники Фобос и Деймос

Предсказание спутников Марса

Впервые предположение о наличии у Марса двух сопровождающих тел выдвинул немецкий астрофизик Иоганн Кеплер в 1611 году. Он допустил это, основываясь на упоминании в трудах Галилео Галилея наблюдений за тройной планетой. В дальнейшем эту запись растолковали как описание Сатурна с его знаменитыми кольцами.

Несмотря на неправильные предпосылки, предположение Кеплера оказалось истинным. Чтобы увековечить память астронома, его именем названы кратеры на Марсе и на Луне.

Расчеты физических параметров спутников Марса, еще до их открытия, дал Джонат Свифт в 1726 году в книге « Путешествие Гуливера», основываясь лишь на своем воображении. Именами персонажей этого произведения названы 8 кратеров на поверхности Фобоса.

Асаф Холл открыл спутники Марса

В 16 веке поиском Лун соседней планеты были озадачены все развитые обсерватории Европы. Но Деймос и Фобос были официально открыты 11 и 17 августа 1877 года соответственно в США Асафом Холлом. Удалось это сделать в период максимального сближения нашей планеты с соседом, который наступает каждые 15 лет.

Как свое название получили спутники Марса

Свои официальные имена Фобос и Деймос получили в феврале 1878 года после длительного поиска удачных названий. Он вел переписку со многими представителями научного мира, и среди множества предложенных имен, он выбрал вариант Генри Джорджа Мадана. Он в свою очередь взял название из гомеровской Илиады. По другой версии эти имена предложила одна неизвестная школьница из Великобритании.

Среди планет Солнечной системы, астероидов, звезд и других космических тел много названий взяты из древней мифологии. Красная планета из-за своего агрессивного цвета поверхности была символично названа именем древнеримского бога кровавой войны. Марса, или, как называли его греки, Ареса. Он считался одним из самых почитаемых богов, несмотря на то, что символизировал жестокость, силу, стремление к войне ради удовольствия. Логично, что спутники планеты Марс получили названия в честь детей бога войны греческой мифологии.

Согласно верованию греков Ареса во всех битвах сопровождали их с Афродитой дети. Поэтому, очевидно, почему спутники сегодня называются Фобосом и Деймосом, то есть страхом и ужасом.

Сколько спутников у Марса

Сколько спутников у Марса оставалось неизвестным до 1877 года. Несмотря на математические расчеты астрологов, предполагающие наличие тел на орбите соседа, считалось, что естественных спутников у планеты нет вовсе, так как их не удавалось зафиксировать. Открытие этих объектов стало сенсацией научного мира.

Сейчас доказано, что планета Марс имеет два естественных спутника, называемые Фобосом и Деймосом. Первый находится на внутренней орбите планеты на среднем расстоянии 9380 км, второй в два с половиной раза дальше.

Расстояние от Марса до его спутников

Несколько лет назад американская автоматическая межпланетная станция обнаружила на Фобосе этот странный вертикально торчащий объект, и до сих пор неизвестно, что он из себя представляет.

«Когда люди узнают об этом, они зададутся вопросом: кто его там оставил?» Эти слова произнес в 2009 г. Базз Олдрин, второй в истории астронавт, ступивший на поверхность Луны. Олдрин имел в виду странный предмет правильной формы, так называемый монолит, обнаруженный на поверхности марсианского спутника Фобоса.

И он был прав: загадочный монолит с тех пор не дает покоя многим. Появилось немало теорий, связывающих этот объект с инопланетной активностью; его именем даже назван музыкальный альбом, выпущенный в этом году Лесом Клейпулом и Шоном Ленноном.

Так с чем же мы имеем дело?

Фобос — один из двух спутников Марса

Монолит, как полагают ученые, представляет собой крупную каменную глыбу, достигающую, по некоторым оценкам, 90 м в высоту. Он находится в центре пустынной равнины, что делает его особенно заметным.

Но монолит на Фобосе — не уникальный объект. На поверхности Марса тоже имеется нечто подобное.

Монолит на Марсе

Научное сообщество не рассматривает подобные явления как доказательства существования развитой внеземной цивилизации. Марсианский монолит, по мнению ученых, почти наверняка — каменный обломок относительно правильной формы, скатившийся вниз с расположенной неподалеку горы.

Причиной возникновения других необычных объектов на Марсе, таких как «парящая ложка» или «египетская пирамида», мог стать естественный процесс эрозии.

Марсианская «ложка»

А знаменитое «лицо» на марсианской поверхности перестанет казаться жутким, если внимательно к нему приглядеться или рассмотреть его под другим углом.

Но монолит на Фобосе так досконально пока не изучался.

Возможно, это просто осколок породы, образовавшийся в результате удара метеорита — свидетельства периодической астероидной активности на Фобосе имеются.

Еще одно возможное объяснение гласит, что подобные обломки попадают на Фобос с поверхности Марса, который время от времени бомбардируют астероиды. Некоторые расчеты указывают на то, что из каждого миллиона обломков породы, усеивающих поверхность Фобоса, около 250, а то и больше, имеют марсианское происхождение.

Впрочем, не исключено, что монолит на Фобосе не имеет отношения к астероидам. Он может оказаться частью твердой породы самого спутника, проглядывающей сквозь слой каменных обломков. Эту версию несколько лет назад изложили планетологи, обсуждавшие возможность отправки экспедиции к Фобосу.

Если гипотеза подтвердится, возможно, монолит даст ученым ответ на вопрос о происхождении марсианского спутника.

В этом случае ценность монолита существенно возрастет. По словам ряда ученых, Фобос — самое таинственное небесное тело в Солнечной системе.

Фобос — один из двух небольших спутников, обращающихся вокруг Марса. Другой носит имя Деймос. Ученым не до конца понятно, как сформировались эти два объекта. Оба спутника отличаются небольшими размерами и неправильной формой; они внешне похожи на астероиды, которые когда-то в далеком прошлом оказались захваченными гравитационным полем Марса. Однако особенности их орбит эту гипотезу опровергают.

Согласно другому объяснению, оба спутника образовались миллиарды лет назад из того же материала, что и сам Марс. Но точные астрономические измерения показывают, что плотность Фобоса значительно ниже, чем у типичной марсианской породы.

Остается третья версия: давным-давно Марс пережил разрушительное столкновение с крупной протопланетой, в результате чего и образовались два его спутника.

Похожая гипотеза объясняет происхождение Луны. Но Фобос и Деймос значительно меньше Луны. В результате столкновения у Марса должен был появиться гораздо более крупный спутник.

Новые варианты ответа содержатся в двух научных работах, опубликованных в 2016 г. Оба исследования поддерживают версию о столкновении. В одной из работ содержатся дополнительные выкладки, указывающие на неастероидное происхождение Фобоса и Деймоса, а вторая в подробностях объясняет, почему у Марса сейчас всего два небольших спутника.

Согласно этой версии, в результате столкновения у Марса действительно появился крупный спутник. Благодаря его гравитационному взаимодействию с Марсом из оставшегося космического мусора сформировалось нескольких спутников поменьше, включая Фобос и Деймос. Постепенно высота орбит крупного спутника и всех остальных — кроме Фобоса и Деймоса — сокращалась, пока они не разрушились и не упали на марсианскую поверхность в виде обломков. Таким образом, у Марса остались лишь две нынешние луны.

Эту гипотезу могла бы подтвердить или опровергнуть предлагаемая экспедиция к Фобосу, целью которой должен стать анализ состава этого небесного тела. В 2015 г. американское аэрокосмическое агентство НАСА выдвинуло предположение, что Фобос постепенно разрушается, свидетельством чему могут быть борозды на его поверхности.

Впрочем, времени для полета на Фобос предостаточно: по мнению ученых, в ближайшие 30-50 миллионов лет разрушение ему не грозит.

Похоже, ученые разобрались с загадкой происхождения Фобоса и Деймоса — двух естественных спутников Марса. В течение многих лет форма обоих спутников, напоминающая картофелины, склоняла ученых к тому, что оба нынешние спутника Марса — всего лишь астероиды, захваченные планетой в далеком прошлом. Однако эта гипотеза не могла объяснить то, что орбиты спутников круговые и лежат близко к экваториальной плоскости планеты.

Альтернативное объяснение, предполагающее, что эти луны размером 22 и 12 км каждая рождены в результате удара какого-то тела по Марсу, также вызывало ряд вопросов, к примеру — почему в результате столкновения Марс остался с двумя небольшими спутниками, а не с одной луной, как произошло в случае с Землей.

В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience , ученые под руководством Паскаля Розенблатта из Королевской обсерватории Бельгии дали убедительный ответ на вопрос, в течение десятилетий волновавший ученых, и пришли к выводу,

что своим рождением эти глыбы действительно обязаны мощному удару.

Понять это помогло компьютерное моделирование того, как менялись орбиты обломков от этого столкновения. Созданная анимация иллюстрирует, как развивались события вокруг Марса после катастрофического удара:

Так называемый Северный полярный бассейн — крупнейший бассейн в северном полушарии Марса. Он занимает около 40% поверхности всей планеты; как предполагается, имеет ударное происхождение и, видимо, образовался в результате катастрофического столкновения Марса с гигантским телом миллиарды лет назад. Форма и размеры бассейна позволяют считать, что он образовался в результате удара тела,

скорее всего, протопланеты размером 2 тыс. км.

Моделирование показало, что в результате этого удара в космос оказались выброшены 10 20 кг обломков, образовав кольцо, общая масса которого могла в 10 тыс. раз превышать общую массу Фобоса и Деймоса. Расчеты показывают, что образование спутников внутри диска обломков происходит близко к внутреннему краю диска, где концентрация обломков максимальна, велики скорости их движения, а значит — часты столкновения. Однако образование спутников невозможно внутри определенной области, где преобладает гравитационное влияние планеты — так называемый предел Роша. Это радиус круговой орбиты спутника, на которой приливные силы планеты еще уравновешиваются самогравитацией спутника (в случае Марса — 3 радиуса планеты).

Поэтому самые древние спутники должны образовываться на переднем крае диска чуть дальше предела Роша. Однако в случае с Марсом это слишком близко для того, чтобы орбиты этих спутников оставались стабильными на геологических масштабах времени. Дело в том, что Марс имеет низкую скорость собственного вращения (всего 24,7 часа), поэтому все спутники, вращающиеся внутри так называемого синхронного радиуса (~6 радиусов Марса), вращаются быстрее самой планеты. А это значит, что Марс постепенно тормозит такие спутники, ведь каждый из них вызывает на планете приливные горбы,

и с каждым витком они раскручивают ее, а сами спутники медленно теряют орбитальный момент и сходят с орбиты.

Это и происходит сегодня с Фобосом — известно, что спутник находится на расстоянии 2,76 радиуса Марса, делает полный оборот всего за 8 часов

и главное — постепенно приближается к планете со скоростью 2 см в год!

Прогнозы для него неутешительны — расчеты показывают, что в следующие 20-40 млн лет Фобос, оказавшись на орбите в 2 радиуса Марса, будет разорван приливными силами и сам создаст кольцо обломков, которые выпадут в районе экватора планеты. В случае с Землей, по-видимому, все происходило с точностью до наоборот. Первые спутники образовались после аналогичного удара также на расстоянии трех радиусов. Однако в связи с тем, что ранняя Земля вращалась вокруг своей оси в пять раз быстрее, чем сейчас, она не сводила с орбиты, а выкидывала единственную Луну дальше от себя.

Проследив эволюцию Фобоса и Деймоса во времени, ученые установили, что оба спутника, скорее всего, образовались вблизи синхронного радиуса (6 R), однако, чтобы объяснить появление Северного полярного бассейна, не хватало третьего тела — крупной, довольно близкой луны (несколько сотен километров в диаметре).

Собственно, эта луна своей гравитацией и породила Фобос и Деймос, слепив их из обломков на двух резонансных орбитах.

Сделав свое «дело», большая третья крупная луна (возможно, у Марса были и другие спутники, но все они сошли с орбиты) упала на планету, потеряв орбитальный момент и образовав упомянутый бассейн.

Существование этой третьей луны в далеком прошлом Марса — ключевой вывод работы ученых. Расчеты показывают, что в результате предполагаемого мегастолкновения половина обломков происходит из вещества планеты, половина — из материала импактора. В настоящее время Фобос уже зашел внутрь предела Роша и ученые видят, что его поверхность пошла трещинами из-за приливного воздействия Марса. Узнать о его составе ученые надеются с помощью предстоящей японской миссии Martian Moons Explorer.