Тем, кто будет смотреть с Земли в космос через 40 млн лет (если будет кому смотреть), Марс будет виден вовсе не таким, каким видят его сейчас земляне.
По расчетам ученых, к тому времени он дополнит список планет Солнечной системы, имеющих кольца, и будет чем-то напоминать Сатурн.
В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, Бенджамин Блэк и Тушар Миттал из Калифорнийского университета в Беркли доказали, что материалом для будущих колец станет Фобос — больший из двух спутников Марса.
Обратиться к просчету судьбы Фобоса ученых заставило понимание того, что внутренние и орбитальные характеристики Фобоса сильно отличаются от параметров других естественных спутников планет в Солнечной системе.
Из наблюдений известно, что орбита Фобоса не остается постоянной, а спутник постепенно приближается к Марсу — примерно на 2 м за столетие.
«Если наша Луна отдаляется от Земли на несколько сантиметров в год, то Фобос на несколько сантиметров приближается, поэтому Фобос неизбежно упадет на Марс или будет разорван», — считает Блэк. В Солнечной системе известна лишь одна другая Луна (спутник Нептуна Тритон), которая не удаляется, а падает на свою планету.
По словам ученых, исследование падающих спутников очень важно с точки зрения понимания условий, существовавших в ранней Солнечной системе, когда у планет было куда больше спутников, которые впоследствии либо сгинули, упав на них, либо были разодраны и образовали концентрические кольца обломков.
Так, некоторые расчеты показывают, что 20–30% планет при рождении должны иметь спутники, постепенно падающие на них и обреченные на гибель. Потому некоторые из тысяч марсианских эллиптических кратеров могли образоваться при падении обломков таких Лун.
На постепенное падение и удаление спутников от их планет влияет один главный фактор — приливное взаимодействие. К примеру, Луна «опаздывает» за собственным вращением Земли и потому вызывает приливные волны в океанах и породах, которые тормозят нашу планету.
При этом сама Луна, в силу закона сохранения момента импульса, отдаляется от Земли.
Фобос же находится слишком близко к Марсу и потому опережает собственное вращение планеты почти в три раза. Поэтому приливы, вызываемые Фобосом в породах Марса, не тормозят, а наоборот, раскручивают планету.
Сам же Фобос, в силу того же закона сохранения, постепенно приближается к Марсу, а его орбитальная скорость растет.
Как быстро это происходит, зависит от так называемого числа Лава, показывающего, насколько жесткой является планета и как ее форма подвержена приливным возмущениям. Чтобы предсказать дальнейшую судьбу падающего Фобоса, ученые оценили его твердость — связанность пород, из которых он состоит. Сделать это удалось, анализируя состав марсианских метеоритов на Земле, а главное — форму 10-километрового кратера Стикни.
Ученые считают, что удар тела, образовавшего этот кратер в далеком прошлом, едва не разрушил Фобос. Расчеты показали, что средняя плотность Фобоса составляет всего 1860 кг на кубический метр — по сути, это пористая груда камней и пыли, которая удерживается в виде единого целого только за счет гравитационного притяжения.
Поэтому при приближении Фобоса к некоторому критическому расстоянию от планеты приливные силы со стороны Марса начнут отрывать от него куски и расшвыривать их по орбите. «Если спутник рассыпется на расстоянии 1,2 радиуса Марса, то есть в 680 км от поверхности, он образует тонкое кольцо, сравнимое по плотности с одним из самых массивных колец Сатурна, — считает Миттал. — Со временем оно станет шире и достигнет верхних пределов атмосферы, начнет терять вещество, выпадающее на Марс».
Если Фобос рассыплется еще раньше, кольцо сможет просуществовать до 100 млн лет, подсчитали ученые. По словам Миттала, сложно предсказать, будут ли кольца Марса видны с Земли, так как они будут ледяными, как у Сатурна, и не будут отражать много света. Однако они точно будут отбрасывать тень на планету, которую можно будет разглядеть в телескоп.
Расчеты показали, что разрушения спутника стоит ожидать через 20–40 млн лет.
Тема судьбы Фобоса в научных публикациях всплывает уже второй раз за две недели. На прошедшей недавно ежегодной встрече Американского астрономического общества астроном Терри Херфорд из Годдардского центра NASA поделился своими расчетами, согласно которым Фобос уже начал постепенно разрушаться.
Долгое время считалось, что длинные и глубокие борозды на поверхности Фобоса — это трещины, которые поползли от ударного кратера Стикни. Однако моделирование показало, что эти трещины — на самом деле изломы в поверхности спутника, который буквально «трещит по швам», разрываемый приливами со стороны Марса. Тогда ученые оставили Фобосу жить чуть дольше — 30–50 млн лет.
Феномен медленного падения Фобоса на Марс необычным образом связан с именем знаменитого советского астрофизика Иосифа Шкловского. О снижении спутника стало известно еще в конце 1940-х годов, а в 1959-м Шкловский предположил, что если это вызвано торможением Фобоса о верхние слои атмосферы, то Фобос при своих размерах должен быть полым!
Тогда же Шкловский высказал кажущуюся теперь фантастической гипотезу,
что Фобос является стальной сферой со стенками толщиной всего 6 см, то есть искусственным спутником.
Гипотеза Шкловского получила одобрение среди многих ученых, однако наблюдения, проведенные в 1970-х годах, показали, что снижение Фобоса происходит медленнее, чем считалось ранее, и не под действием атмосферы, а из-за приливной волны, бегущей по Марсу.