Столкновение Марса с кометоподобным телом помогло объяснить свойства его спутников

Планетологи выдвинули новую идею, позволяющую объяснить одновременно физические и орбитальные свойства спутников Марса. Предполагается, что они возникли в ранней Солнечной системе, когда Марс столкнулся с кометоподобным телом, содержащим очень много водяного льда. Доклад по результатам работы представлен на 55 Лунной и планетарной научной конференции (LPSC) (1).

Марс обладает двумя небольшими спутниками Фобосом и Деймосом, природа которых до сих пор точно не определена. Предполагается, что они могут быть телами из Главного пояса астероидов, захваченными в прошлом гравитацией Марса, такая идея позволяет объяснить наблюдаемые физические характеристики спутников. Возможно также, что Фобос и Деймос сформировались из вещества, выброшенного с поверхности планеты в результате столкновения с карликовой планетой или гигантским астероидом, или же из облака обломков, возникшего вблизи Марса из-за столкновения крупных тел. В этом случае становятся объяснимы орбитальные характеристики спутников.

Группа планетологов во главе с Кортни Мончински (Courteney Monchinski) из Токийского технологического института представила новую гипотезу возникновения спутников Марса. По мнению ученых, это произошло после столкновения с Марсом кометоподобного объекта, богатого водяным льдом, в ранней Солнечной системе. Исследователи работали с моделью крупного ударного события, в котором участвовал железно-каменный Марс и тело-ударник с мантией из водяного льда и базальтовым ядром и начальной массой около трех процентов от массы Марса, который падал на планету под углом в 45 градусов. Моделирование производилось при помощи метода гидродинамики сглаженных частиц.

Идея ввести в состав тела-ударника лед позволяет части вещества, выброшенного при столкновении, испариться и покинуть систему, улучшить соответствие модели с наблюдаемым составом, плотностью и пористостью спутников Марса, а также расширить диск обломков, образующийся при столкновении.

В итоге ученые остановились на двух моделях: с содержанием водяного льда в мантиях на уровне 70 и 90 процентов. В этих случаях обилие (более 50 процентов) водяного пара в ударном диске расширит его, что важно для формирования Фобоса, и охладит ниже температуры плавления силикатов и разрушения / сильного изменения хондритов, позволяя им пережить катаклизм. В дальнейшем водяной пар может конденсироваться и захватываться в спутники, образуя лед.

Общая масса диска, нормированная на общую массу системы, в зависимости от начального содержания водяного льда в теле-ударнике
Courteney Monchinski et al. / 55th LPSC, 2024

В современной Солнечной системе объект со столь высоким содержанием льда кажется не совсем реальным — даже у ледяного спутника Юпитера Ганимеда процент содержания воды составляет около 50 процентов. Однако известно, что родительское тело астероида Рюгу могло содержать 20-90 процентов воды, исходя из анализов его грунта, привезенного на Землю, таким образом, в ранней Солнечной системе объект с содержанием водяного льда около 70 процентов был вполне реален и должен был прибыть к Марсу из внешней Солнечной системы из-за миграции планет-гигантов.