|
Загадочные полосы на поверхности Фобоса
|
|
|
|
Фобос, внутренний спутник Марса диаметром 22 км, представляет собой массивное тело. В отличие от своего младшего брата Деймоса, на поверхности Фобоса образовался поразительный узор из параллельных линейных элементов. Эти бороздки — отличительная глобальная особенность Фобоса, которой нет на Деймосе. То, как они образовались, озадачивало планетарных геологов более сорока лет, с тех пор как они были впервые запечатлены в геологических подробностях миссиями НАСА «Викинг». В новой статье, опубликованной в журнале Planetary Science Journal, исследователи из Университета Цинхуа, Университета Аризоны, Университета Джона Хопкинса и Университета Бэйхан сделали важный шаг к разгадке этой загадки. Новое исследование предполагает, что эти борозды являются поверхностными выражениями подстилающих каньонов, скрытых внутри Фобоса, которые являются ранними признаками того, что Луна разваливается из-за возрастающих приливных сил с Марса.
|
|
|
|
Помимо странных линейных отметок, еще одной особенностью Фобоса является его орбита, расположенная так близко к Марсу — всего 6000 км — что приливы заставляют его двигаться по спирали со скоростью около 2 метров за 100 лет. Марс тянет его вниз. Быстрый темп этой эволюции — по прогнозам, он врежется в Марс примерно через сорок миллионов лет — вдохновил исследователей на предположение, что бороздки — это растяжки, разорванные гравитацией Марса. Но до сих пор было невозможно продемонстрировать, что такой поверхностно-тектонический механизм может работать. Проблема с идеей растяжек заключается в том, что она требует более прочного внешнего слоя, который разрушается, когда под ним изменяется форма Фобоса. Фобос имеет приповерхностную пористость не менее 40%, поэтому кажется невозможным поддерживать сеть крупных трещин в куче пушистой пыли даже при гравитации менее 1/1000 земной.
|
|
|
Используя наиболее детальное на сегодняшний день моделирование проблемы на суперкомпьютере, команда Бина исследовала идею о том, что рыхлая пыль лежит поверх несколько связанного подслоя, материала, который также слаб, но имеет достаточную прочность, чтобы выдерживать глубокие трещины. Затем в эти щели стекает рыхлая пыль. «Это первый случай использования миллионов частиц для явного моделирования растяжения и сжатия зернистого реголита, подвергающегося приливной эволюции», — говорит Бин Ченг из Университета Цинхуа, который руководил новым исследованием. «Поэтому мы можем напрямую сопоставить модель с наблюдениями за канавками на поверхности Фобоса». Новые модели дают сильное соответствие наблюдениям, которые были получены до сих пор. Если они верны, то отодвинутые назад во времени они могут сообщить нам о ранней истории Марса. Продвинувшись вперёд, они могут предсказать, как Фобос будет развиваться по спирали.
|
|
|
|
Бин и его команда представили верхние 150 м поверхности Фобоса в виде двух прямоугольных куч, состоящих из 3 миллионов зерен, причем самые верхние 50 м очень рыхлые, а более глубокие зерна имеют небольшое сцепление. «Что-то вроде печенья-сэндвича», — говорит Бин. Они поставили эти прямоугольные кучи в разных местах Фобоса, представив луну в форме картофеля в виде эллипсоида. Исходя из этого, они рассчитали двухосную деформацию, которую будет испытывать каждый участок, в то время как внутренняя часть Фобоса деформируется под ними из-за усиливающегося прилива. Было обнаружено, что полученные структуры имеют поразительное сходство по размеру, расположению и ориентации со многими канавками, наблюдаемыми в средних широтах на Фобосе, включая их параллельные узоры и даже их морфологию от ямок до фестонов и до линейных.
|
|
|
|
Можно предсказать, что не все канавки будут образовываться таким образом, но для тех, которые формируются, моделирование дает четкое представление о процессе. Приливная деформация по мере своего увеличения открывает параллельные узкие трещины в субстрате. Это запускает дренирование более слабого материала в верхнем слое в более глубокие трещины, что приводит к образованию и эволюции сложной морфологии борозд, которые могут развиваться дальше, в чем-то аналогично трещинам, образующимся на деформирующемся леднике, за исключением того, что здесь они образуются в сухом пыльном реголите в условиях микрогравитации. , на протяжении десятков миллионов лет. Для формирования параллельных канавок модели требуется подслой со сцеплением не менее 1 килопаскаля. «Это значение похоже на значение мокрого песка на пляже», — говорит Бин. «Трудно представить себе песчаный каньон глубиной 100 м и шириной всего 10 м, но это имеет смысл, когда вы думаете о порошкообразных материалах при чрезвычайно низкой гравитации».
|
|
|
|
Предстоящая японская миссия Martian Moons eXploration (MMX), запуск которой запланирован на середину 2020-х годов, с посадочным модулем, вездеходом и возвратом образцов, прольет гораздо больше света на эту загадочную и, в конечном счете, преходящую луну. Ученые ожидают, что Фобос сойдет с орбиты через 20-40 миллионов лет, когда приливы полностью разорвут его на части, сформировав кольцо, которое может сделать Марс самой яркой планетой на земном небе. Новое исследование предсказывает, что эта гибель уже началась, и ранними признаками являются канавки на поверхности и лежащие в основе каньоны. «Нам повезло, что мы сейчас здесь, мы вообще это видим», — говорит Эрик Асфауг, участвовавший в анализе. Согласно новой модели, Фобос представляет собой ненадежное место, ландшафт, который динамично трансформируется за счет открытия и переработки зернистых трещин и стекания рыхлого материала в эти трещины, пока в конечном итоге вся луна не расколется.
|
|
|
|
Хотя это, безусловно, трагедия, это ползущее разрушение может также предоставить возможность. Пещеры глубиной в сотню и более метров могут стать новыми местами для исследования — помня о том, насколько слабыми будут стены — и где люди могут укрыть оборудование и припасы от радиации, жары и холода космоса, пока мы ищем воду и другие ресурсы. вокруг Марса. И открытие разломов может быть благом для разведки в другом смысле, производя вибрации, которые позволят вести сейсмологию, из которой будущая миссия сможет составить карту внутреннего мира и узнать, как эта странная луна сформировалась в первую очередь.
|
|
|
|
Источник
|
