Марсианская луна Фобос вращается вокруг потока заряженных атомов и молекул, которые вытекают из атмосферы Красной планеты, показывают новые исследования.
Многие из этих заряженных частиц, или ионов, кислорода, углерода, азота и аргона, были избежать Марса в течение миллиардов лет, как планета была пролить свою атмосферу. Некоторые ионы, по прогнозам ученых, были врезаться в поверхность Фобоса и могут быть сохранены в его верхнем слое, согласно статье, опубликованной 1 февраля в журнале Nature Geoscience.
Это означает, что если бы почва из Фобоса была проанализирована в лабораториях на Земле, она могла бы раскрыть ключевую информацию об эволюции марсианской атмосферы, говорят исследователи. Марс когда-то имел атмосферу достаточно толстую, чтобы поддерживать жидкую воду на ее поверхности; сегодня она менее чем на 1% плотнее земной.
"Мы знали, что Марс потерял свою атмосферу в космосе, и теперь мы знаем, что некоторые из них оказались на Фобос", сказал Квентин Ненон , исследователь в Лаборатории космических наук в Университете Калифорнии, Беркли, и ведущий автор исследования.
Фобос является одним из двух лун Марса (другой называется Деймос). Он вращается близко к Красной планете, примерно в 60 раз ближе, чем Луна вращается вокруг Земли, как измеряется примерно от поверхности к поверхности. Миссапен, окаймленный кратерами, и в 100 раз меньше в диаметре, чем луна Земли, Фобос является источником больших споров среди ученых. Тайна в том, откуда взялись Фобос и Деймос? Являются ли они астероиды, которые были захвачены марсианской гравитации, или природных спутников Марса, которые были порождены тем же облаком, которое создало планету? Также возможно, что они образовались из обломков, которые выбрасывались при столкновении Марса с чем-то, подобно тому, как наша Луна, как полагают, образовалась после того, как Земля столкнулась с каменистым объектом.
Для того, чтобы помочь урегулировать споры, Японское агентство аэрокосмических исследований готовится отправить марсианские Спутники исследования (MMX) зонд Фобос в 2024 году для сбора первых образцов с его поверхности и доставить их на Землю. Но эти образцы, отметил Ненон, могли бы выявить гораздо больше, чем происхождение Фобоса, если бы MMX приземлился на ближней стороне Луны, или на стороне, которая всегда сталкивается с Марсом.
Фобос tidally заблокирован на Марсе, как Луна Земли заперта на Землю, таким образом, всегда показывая планете только одну сторону. В результате камни на ближней стороне Фобоса тысячелетиями купались в марсианских атомах и молекулах. Исследования Ненона показывают, что верхний поверхностный слой ближней стороны Фобоса подвергся в 20-100 раз больше своенравных марсианских ионов, чем его далекая сторона.
«С помощью образца с ближней стороны, – сказал Ненон, – мы могли видеть архив прошлой атмосферы Марса в неглубоких слоях зерна, в то время как глубже в зерне мы могли видеть примитивный состав Фобоса».
Команда Ненона проанализировала данные с космического аппарата НАСА Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, или MAVEN, чтобы прийти к такому выводу. MAVEN собирает данные с орбиты Марса уже более шести лет, чтобы помочь ученым выяснить, как Марс потерял свою атмосферу, и предоставить другие важные научные идеи об эволюции климата планеты. Так как космический аппарат пересек орбиту Фобоса около пяти раз каждый день Земли, когда он кружил вокруг Марса во время своей основной миссии , Ненон и его коллеги полагали, что они могли бы использовать измерения MAVEN, чтобы узнать что-то о Фобосе, тем более, что это цель предстоящей миссии MMX.
Эта визуализация показывает изменение орбиты космического аппарата MAVEN во время его основной миссии, когда он продвинулся от начальной, высокоэллиптической орбиты входа на несколько менее эллиптической орбите, и, наконец, на научную орбиту.
Они полагались на аппарат MAVEN Suprathermal and Thermal Ion Composition, или STATIC, для измерения марсианских ионов на орбите Фобоса. STATIC измеряет кинетическую энергию и скорость входящих частиц. Это позволяет ученым вычислять их массу. На основе различных масс ионов измеряется, STATIC определяется, какие частицы пришли с Марса, а не от Солнца. Солнце также излучает атмосферу перебора ионов, хотя в основном те, с гораздо меньшей массой. Ученые тогда подсчитали, сколько ионов может донестися до поверхности Фобоса и насколько глубоко они будут имплантированы (не более нескольких сотен нанометров, что примерно в 250 раз меньше ширины человеческого волоса).
"То, что Квентин сделал, это принять исследования, которые мы сделали на Луне и на других лунах Солнечной системы и применил те же методы, чтобы Фобос в первый раз", сказал Эндрю Поппе , ассоциированный научный сотрудник Лаборатории космических наук и соавтор работы Фобос.
Действительно, изучение лун, чтобы узнать больше о своих родительских планет является обычной практикой. Луна Земли, например, без атмосферы, ветра или воды, чтобы лишить ее поверхности древних улик, по мнению ученых, является наиболее хорошо сохранившимся архивом ранней Солнечной системы.
"То, что мы видели в образцах Аполлона является то, что Луна была терпеливо записи отдельных атомов, поступающих от Солнца и с Земли", сказал Поппе. "Это действительно классная историческая запись."
Ученые надеются, что больше образцов с поверхности Луны будет информировать нас о древней атмосфере Земли или раннего магнитного поля. Поппе, чьи коллеги из Беркли разработали и построили инструмент STATIC, сказал, что он интересуется, сможет ли поверхность Фобоса раскрыть информацию о раннем Марсе, когда планета, кажется, была теплой и влажной.
Поэтому, когда он оказался, несколько лет назад, без интернет-сервиса в лаборатории, "Я был вынужден поговорить с моими коллегами за кофе, потому что у нас не было ничего лучше сделать", сказал Поппе. Он спросил их, может ли Фобос подвергаться марсианским ионов, как луна Земли часто подвергается частиц, поступающих с Земли. "Вы, ребята, видите какие-либо доказательства этого?" Спросил он.
Никто не смотрел на это, так что Поппе сделал некоторые компьютерное моделирование, которое показало, что он был на что-то . Когда Ненон поступил в Лабораторию Космических Наук в 2019 году, он предложил изузнать, права ли модель Поппе. Оказывается, так и было. «Поэтому мы надеемся, что этот вывод повлияет на научную деятельность миссии MMX», - сказал Ненон.
