Спутник к марсу

Спутник к марсу

История

Предсказания о двух спутниках

Предположение о существовании у Марса двух спутников высказал Иоганн Кеплер в 1611 году. А именно: он ошибочно расшифровал анаграмму Галилео Галилея smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras как лат. Salue, umbistineum geminatum Martia proles («Привет вам, близнецы, Марса порождение») и, таким образом, посчитал, что Галилей открыл два спутника Марса. В то время, как правильной её расшифровкой было лат. Altissimum planetam tergeminum obseruaui («Высочайшую планету тройною наблюдал», опубликована в письме Галилея Джулиано де Медичи 13 ноября 1610 года) — Галилей увидел Сатурн тройным — с кольцами.

Вероятно, при своей ошибочной расшифровке анаграммы Галилея, Кеплер также основывался на логике, что если у Земли есть один спутник, а у Юпитера — 4 (известных на тот момент), следовательно, количество спутников, по мере удаления от Солнца, возрастает в геометрической прогрессии. По этой логике, у Марса должно быть 2 спутника.

Наличие двух спутников у Марса более чем за 150 лет до их официального открытия случайно «предсказал» Дж. Свифт — в третьей главе третьей части «Путешествий Гулливера» (1726), которая описывает летающий остров Лапута, говорится, что астрономы Лапуты открыли два спутника Марса на орбитах, равных 3 и 5 диаметрам Марса c периодом вращения соответственно 10 и 21,5 часов (реально Фобос и Деймос находятся на расстоянии 1,4 и 3,5 диаметра Марса от центра планеты, а их периоды — 7,6 и 30,3 часа):

…ближайший к Марсу удалён от центра этой планеты на расстояние, равное трём её диаметрам, а более отдалённый находится от неё на расстоянии пяти таких же диаметров. Первый совершает своё обращение в течение 10 часов, а второй в течение 21 с половиной часа, так что квадраты времён их обращения почти пропорциональны кубам их расстояний от центра Марса, каковое обстоятельство с очевидностью показывает, что означенные спутники управляются тем же самым законом тяготения, которому подчинены другие небесные тела…

Оригинальный текст (англ.) …whereof the innermost is distant from the centre of the primary planet exactly three of his diameters, and the outermost, five; the former revolves in the space of ten hours, and the latter in twenty-one and a half; so that the squares of their periodical times are very near in the same proportion with the cubes of their distance from the centre of Mars; which evidently shows them to be governed by the same law of gravitation that influences the other heavenly bodies…

В его времена Фобос и Деймос не были известны, и писатель таким образом сатирически описал астрономов Лапуты.

В философской повести «Микромегас» (1752) Вольтера содержится упоминание о том, что вокруг Марса обращается две луны «правда, ускользающие от глаз земных астрономов».

Поиски и открытие

Спутники Марса пытался отыскать ещё английский королевский астроном Уильям Гершель в 1783 году, но безрезультатно. В 1830 году безуспешные систематические поиски спутников в Берлине вёл Иоганн Генрих фон Медлер. В 1862 и 1864 гг. их искал директор обсерватории Копенгагенского университета Генрих (Анри) Луи Д’Арре с помощью 10-дюймового (25-сантиметрового) телескопа-рефрактора, но также не смог их найти.

Спутники Марса Деймос и Фобос были открыты, соответственно, 11 и 17 августа 1877 года (год великого противостояния Марса) по вашингтонскому времени Асафом Холлом в Морской обсерватории (США). При наблюдениях, приведших к этим открытиям он использовал 26-дюймовый (66-сантиметровый) телескоп-рефрактор, изготовленный предприятием, принадлежащим Алвену Кларку и двум его сыновьям. Этот телескоп в 1877 году был крупнейшим рефрактором в мире. В письме Глейшеру от 28 декабря 1877 года Холл пишет:

Из различных имен, которые были предложены для этих спутников, мне больше всего нравятся имена из Гомера, предложенные мистером Маданом из Итона, а именно: Деймос для внешнего спутника и Фобос для внутреннего.

Оригинальный текст (англ.) Of the various names that have been proposed for these satellites I like best those suggested from Homer by Mr. Madan, of Eton, viz. Deimos for the outer satellite, and Phobos for the inner one.

Таким образом, имена для спутников Марса предложил Генри Джордж Мадан в 1877 году, и взял он их из «Илиады» Гомера. Окончательный выбор в пользу предложения Мадана Холл сделал 7 февраля 1878 года.

Исследование

В 1894 году А. Белопольским и в 1896 году С. Костинским были впервые получены снимки Деймоса, а во время великого противостояния 1909 года С. Костинский получил чёткие фотоснимки Фобоса и Деймоса. В 1911 году Г. Струве предложил первую теорию движения спутников Марса.

Исследование спутников Марса космическими аппаратами

Многие АМС, имевшие своей основной задачей исследование Марса, сделали фотографии его спутников с различного расстояния. (Подробности см. в статье Фобос).

Из четырёх осуществлённых миссий к спутникам Марса, три закончились полной неудачей: связь с АМС Фобос-1 была потеряна на пути к Марсу, АМС Марс-96 и Фобос-Грунт потерпели неудачу, не покинув околоземную орбиту. АМС Фобос-2 вышла на околомарсианскую орбиту, были получены некоторые научные данные о Фобосе, затем связь была потеряна на удалении в несколько сотен км от Фобоса. Основная часть миссии с использованием посадочных модулей не была выполнена.

  • Фобос (космический аппарат)
  • Марс-96
  • Фобос-Грунт

Вид с Марса

Прохождение Фобоса по диску Солнца. Анимация составлена на основе снимков марсохода «Оппортьюнити».

Фобос при наблюдении с поверхности Марса имеет видимый диаметр около 1/3 от диска Луны на земном небе и видимую звёздную величину порядка −9 (приблизительно как Луна в фазе первой четверти). Фобос восходит на западе и садится на востоке Марса, чтобы снова взойти через 11 часов, таким образом, дважды в сутки пересекая небо Марса. Движение этой быстрой луны по небу будет легко заметно в течение ночи, так же, как и смена фаз. Невооружённый глаз различит крупнейшую деталь рельефа Фобоса — кратер Стикни. Деймос восходит на востоке и заходит на западе, выглядит как яркая звезда без заметного видимого диска, звёздной величиной около −5 (чуть ярче Венеры на земном небе), медленно пересекающая небо в течение 2,7 марсианских суток. Оба спутника могут наблюдаться на ночном небе одновременно, в этом случае Фобос будет двигаться навстречу Деймосу.

Яркость и Фобоса, и Деймоса достаточна для того, чтобы предметы на поверхности Марса ночью отбрасывали чёткие тени. Оба спутника обращаются сравнительно близко к поверхности Марса и, кроме того, имеют относительно малый наклон орбиты к экватору Марса, эти два обстоятельства исключают их наблюдение в высоких северных и южных широтах планеты: так, Фобос никогда не восходит над горизонтом севернее 70,4° с. ш. или южнее 70,4° ю. ш.; для Деймоса эти значения составляют 82,7° с. ш. и 82,7° ю. ш. На Марсе может наблюдаться затмение Фобоса и Деймоса при их входе в тень Марса, а также затмение Солнца, которое бывает только кольцеобразным из-за малого углового размера Фобоса по сравнению с диском Солнца.

Примечания

  1. Ioannis Kepleris. Narratio de observatis a se quatuor Iouis satellitibus erronibus. — Francofurti, 1611. — P. 4.
  2. 1 2 Перельман Я. И. Астрономические анаграммы // Занимательная астрономия. — 7-е изд. — М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954. — С. 120—122.
  3. 427. Galileo a Giuliano De’ Medici in Praga. Firenze, 13 Novembre 1610 // Le Opere di Galileo Galilei. — Firenze, 1900. — Vol. X. Carteggio. 1574-1610. — P. 474.
  4. Кудрявцев П. С. Борьба за гелиоцентричекую систему мира. Джордано Бруно. Кеплер // Курс истории физики: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов по физ. спец.. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 1982. — 448 с.
  5. Силкин, 1982, с. 12—13.
  6. Вольтер «Микромегас»
  7. Blunck J. Solar System Moons: Discovery and Mythology — Berlin, Heidelberg: Springer Science+Business Media, 2010. — P. 4. — 142 p. — ISBN 978-3-540-68852-5 — doi:10.1007/978-3-540-68853-2
  8. Силкин, 1982, с. 15.
  9. Голль, Асаф // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  10. Силкин, 1982, с. 15—17.
  11. Hall A. The Discovery of the Satellites of Mars (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 1878. — Vol. 38. — P. 205—209. — Bibcode: 1878MNRAS..38..205H.
  12. В песни 15, строках 119 и 120 «Илиады» написано на древнегреческом языке: Ὣς φάτο, καί ῥ’ ἵππους κέλετο Δεῖμόν τε Φόβον τε ζευγνύμεν, αὐτὸς δ’ ἔντε’ ἐδύσετο παμφανόωντα. («Рек , и тогда ж повелел он и Страху и Ужасу коней впрячь, а сам покрывался оружием пламеннозарным.», перевод Н. Гнедича)
  13. Hall A. Names of the Satellites of Mars (англ.) // Astronomische Nachrichten : journal. — Wiley-VCH, 1878. — Vol. 92, no. 2187. — P. 47—48. — Bibcode: 1878AN…..92…47K.
  14. Козенко А., Левитан Е. О Фобосе до «Фобоса» (рус.) // Наука и жизнь. — 1988. — № 3. — С. 152—155.
  15. Бурба Г. Приёмный сын Марса (рус.) // Вокруг света. — Молодая гвардия, 2011. — № 10.
  16. 1 2 Agnieszka Drewniak. Astronomical Phenomena From Mars (англ.) (недоступная ссылка). ???. Дата обращения 16 марта 2011. Архивировано 2 июня 2008 года.
  17. Ж. Ранцини. Космос. Сверхновый атлас Вселенной. — М.: Эксмо, 2007. ISBN 978-5-699-11424-5. с. 52—53.

Третий спутник Марса

Группа ученых предполагает, что спутники Марса Фобос и Деймос появились благодаря воздействию более крупного небесного тела – третьего спутника планеты, который через некоторое время после этого погиб из-за слишком большой близости к Марсу.

Фобос и Деймос были открыты в 1877 году. С тех пор астрономов занимал вопрос происхождения этих спутников. Их странная форма и небольшой размер (диаметр Фобоса 22 км, Деймоса – 12 км) заставили ученых предположить, что раньше оба спутника были астероидами, которые Марс захватил своим тяготением. Поскольку захват сразу двух астероидов кажется маловероятным, был предложен вариант данной гипотезы, согласно которому, Марс захватил один более крупный астероид, который потом был разорван его силами тяготения на Фобос и Деймос. Но малая плотность двух спутников и характер их орбит говорят не в пользу гипотезы астероидного захвата. Скорее всего, столь небольшие астероиды были бы полностью разрушены Марсом.

Согласно другой версии, Фобос и Деймос – это обломки, выброшенные на орбиту Марса после того, как он столкнулся с крупным небесным телом (скорее всего, с астероидом). Впервые эту гипотезу выдвинул геолог Роберт Крэддок из Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне на одной конференции в 1994 году. По словам Крэддока она была встречена единодушным осуждением. Ученый пытался также изложить свою гипотезу в журналах Nature и Science, но редакции отклонили его статьи. Лишь в 2011 году работу Крэддока опубликовал планетологический журнал Icarus, и она вызвала интерес у других ученых.

По мнению Крэддока, столкнувшийся с Марсом космический объект не только вызвал появление Фобоса и Деймоса, но и изменил период вращения планеты, а также привел к образованию крупнейшего в Солнечной системе ударного кратера. На эту роль сторонники данной гипотезы предлагают Северный полярный бассейн Марса (Borealis basin). Он занимает около 40% поверхности планеты и имеет диаметр примерно 8,5 тысяч километров. По расчетам, небесное тело, от столкновения с которым образовался Северный полярный бассейн, должно было превышать по размеру Плутон.

Но многие детали сценария образования Фобоса и Деймоса по «ударной» гипотезе оставались неясными. В частности, было непонятно, как из множества обломков, попавших в космос, сформировались два спутника.

Теперь ученые утверждают, что нашли ответ на этот вопрос. Паскаль Розенблатт (Pascal Rosenblatt) из Королевской обсерватории Бельгии (Observatoire Royal de Belgique) и его коллеги из Бельгии, Франции и Японии в новой работе доказывают, что ведущую роль в формировании Фобоса и Деймоса сыграл третий спутник Марса. По предположению ученых, он был гораздо большего размера, но находился на более низкой орбите, поэтому со временем был разрушен гравитационным полем Марса. Статья, где описывается гипотеза Паскаля Розенблатта и его коллег, опубликована журналом Nature Geoscience.

В целом реконструированная учеными картина образования Фобоса и Деймоса выглядит так. После столкновения Марса с крупным астероидом в космос было выброшено большое число обломков, сформировавших вокруг планеты диск, подобный кольцам Сатурна. Во внутренней области этого диска из обломков возник спутник диаметром около 200 километров. Внешняя область диска содержала слишком мало материала для образования одного крупного спутника, поэтому там возникло несколько «центров консолидации», где формировались малые спутники. Гравитационное воздействие большого спутника привело к тому, что из этих центров остались два – они и дали начало Фобосу и Деймосу.

Илл.: A. Trinh/Royal Observatory of Belgium

Большой же спутник примерно через пять миллионов лет после его возникновения настолько снизил свою орбиту, что в конце концов достиг так называемого предела Роша – предсказанного еще в XIX веке французским астрономом Эдуаром Рошем расстояния, на котором приливные силы, вызываемые большой планетой, становятся равными силе гравитации спутника. Если спутник приближается к планете ближе этого предела, он разрушается приливными силами. Обломки же большого спутника частично сгорели в атмосфере Марса, частично оставили сравнительно небольшие кратеры на его поверхности, так что искать следы падения этого спутника на Марс ученые считают бессмысленным. Подобная судьба, как установили недавно астрономы, в будущем ждет и Фобос. Через 3 – 5 миллиона лет он спустится к пределу Роша и тоже будет разорван Марсом. Уже сейчас на поверхности Фобоса заметны борозды, вызванные приливными силами.

Проверить свою гипотезу ученые рассчитывают после получения новых данных о составе Фобоса и Деймоса. Полет космического аппарата к спутникам Марса запланировало Японское аэрокосмическое агентство. НАСА разработало концепцию миссии Phobos Surveyor из орбитального аппарата и небольшого планетохода, которую хотят осуществить после 2023 года. Другой проект НАСА OSIRIS-REX II предусматривает доставку на Землю образцов грунта Фобоса. Российские ученые надеются в 2024 – 2025 году осуществить аналогичный проект «Фобос-Грунт 2». Если какая-то из этих миссий будет реализована и окажется успешной, в руки ученых попадут образцы пород с Фобоса. Их сходство с марсианскими горными породами станет доказательством выдвинутой гипотезы. Если же они будут более близки по составу к астероидам, победит более ранняя версия происхождения марсианских спутников.

Планетолог Бенджамин Блэк из Городского университета Нью-Йорка (City University of New York) говорит, что возможность проверки гипотезы представляется ему захватывающей. «Данное исследование очень важно, поскольку показывает, что нам все еще есть, что узнать о том, как формируются и развиваются спутники даже у нашего ближайшего соседа, — говорит ученый. – Оно также подчеркивает, насколько быстро и стремительно планетарные системы могут развиваться в начале своей истории».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *