Загадковий Фобос
Четвер, 27 травня 2010, 20:12
В історії досліджень тіл Сонячної системи за допомогою автоматичних космічних станцій для кожної планети - своя сторінка. Незважаючи на близькість загадкових супутників Марса - Фобос і Деймос - до самого Марсу, далеко не завжди вдається включити в одну місію завдання, пов'язані і з першим, і з другим, і з третім.
Фобос і менший за розмірами Деймос були відкриті одночасно в 1877 році американським астрономом Асафом Холом (Asaph Hall III, 1829-1907), який працював тоді у Військово-морській обсерваторії у Вашингтоні (US Naval Observatory). Втім, про існування у Марса двох супутників говорив ще Йоганн Кеплер (Johannes Kepler, 1571-1630), обґрунтовуючи свою гіпотезу міркуваннями, які сьогодні жоден вчений не погодився б визнати законними. Він вважав, що все в космосі підпорядковане суворим законам гармонії - як музичній, так і геометричній, - описаній ним у трактатах «Космографічна таємниця» (Mysterium cosmographicum, 1596) і «Гармонія світу» (Harmonices mundi, 1619). Наявність одного супутника у Землі і чотирьох у Юпітера означало, що, з його точки зору, супутники розподілені по планетах Сонячної системи за ступенями двійки: 20 = 1, 21 = 2, 22 = 4, ..., - утворюючи тим самим геометричну прогресію. Другий її член відповідав Марсу. Навряд чи про це варто було б згадувати, якби майже за півтора століття до відкриття Холла «науковий висновок» Кеплера не обезсмертив автор «Мандрів Гулівера» Джонатан Свіфт (Jonathan Swift, 1667-1745). Описуючи свою подорож на літаючий острів Лапута, Гулівер розповідає про лапутянских астрономів, які відкрили два супутники Марса ...
Через свої невеликі розміри (Фобос – це скеля неправильної форми менше 28 км в перерізі) супутники досить довго не привертали уваги астрономів. Навіть після відкриття Холла їх довгий час відносили до категорії космічних каменів, які опинилися занадто близько до Марсу і захоплені його гравітаційним полем. І у Фобоса, і у Деймоса поверхня покрита кратерами, однак на Фобосі таких кратерів - глибоких паралельних борозен глибиною від 10 до 20 м (а деякі досягають у довжину 30 км) - досить багато; на Деймосі ж подібні смуги відсутні, а кратери істотно менше за розміром. У цьому і полягає одна із загадок супутників Марса: чому поверхня Деймоса досить гладка, а Фобоса - порита кратерами?
Однак на цьому загадки не закінчувалися. У орбіти Фобоса досить дивні параметри, які вказують на дуже малу для такого розміру масу. Аномально маленька густина супутника стала підставою для гіпотези радянського астрофізика Йосипа Шкловського (1916-1985) про штучне походження марсіанського супутника. Свої міркування з цього приводу Шкловський оприлюднив у 1958 році - всього через рік після старту першого радянського штучного супутника. Шкловський, один з найбільш активних пропагандистів ідеї космічної панспермії і пошуків позаземного розуму, вважав, що Фобос являє собою порожню металеву сферу діаметром 16 км і приблизно 6 см завтовшки. Через два роки Фред Зінгер (Fred Singer), радник з науки американського президента Дуайта Ейзенхауера (Dwight David Eisenhower, 1890-1969), опублікував лист в журналі «Astronautics»: «Завдання Фобоса - захищати планету від радіації, дозволяючи марсіанам уникати небезпек при роботі на орбіті. ... Я підтримую гіпотезу Шкловського ... Якщо виходити з астрономічних спостережень, навряд чи знайдуться для них інші пояснення, крім штучного походження супутника. ... Інша справа, що в самих спостереженнях може бути помилка.»
Зрештою справедливим виявилося друге. Нові астрономічні дані поховали ідею про штучне походження супутника. Уявлення про Фобос кардинально змінилися після появи даних про спектральний склад світла, відбитого його поверхнею. Цю інформацію вдалося отримати за допомогою спектрографа американського зонда «Марінер-9», запущеного в 1971 році, і радянського «Фобос-2», запущеного в 1988-му. Виявилося, що поверхня Фобоса поглинає більше 90 відсотків падаючого на неї сонячного випромінювання, що вказувало на його схожість з астероїдами типу вуглистих хондритів із зовнішнього поясу астероїдів, розташованого в два рази далі від Сонця, ніж сам Марс.
Однак, проблема полягає в тому, що гіпотеза про астероїдне походження супутників Марса погано узгоджується з параметрами орбіт, якими рухаються ці супутники. Якщо б супутники дійсно були астероїдами, які виявилися захопленими гравітаційним полем Марса, то їх орбіти були б орієнтовані в просторі по-різному. Насправді ж площини орбіт і Фобоса, і Деймоса майже збігаються з екваторіальною площиною Марса. Цей факт використовують в якості свого аргументу прихильники іншої гіпотези, відповідно до якої супутники Марса утворилися з тієї ж протопланетної хмари, з якої виник сам Марс. У цьому випадку речовина, з якої складаються Фобос і Деймос, повинна бути схожою на ті скелясті породи, з яких складається Марс. Щоб внести в питання що знаходиться в даний час на навколомарсіанській орбіті ясність, європейський зонд «Mars Express» здійснив серію послідовних прольотів Фобоса, наблизившись до його поверхні на 460 км у 2006 році і на 270 км - в 2008 році. Повною мірою говорити про результати цих прольотів поки рано, але деякі висновки зробити вже можна.
Однією з головних характеристик Фобоса є його надзвичайно низька густина. В даний час вона оцінюється в 1,887 г/cм3 (правда, у пустої металевої сфери вона повинна бути ще меншою). Цей дивний факт пояснюється зазвичай або наявністю на супутнику великих покладів льоду, або пористістю його структури. У травні цього року в додатку до геофізичного журналу «Geophysical Research» («Geophysical Research Letters») були опубліковані результати недавнього дослідження, проведеного в Університеті німецьких збройних сил у Мюнхені (Universit?t der Bundeswehr M?nchen). Автори доводять, що тіло супутника не просто пористе - в ньому не менше 30% порожнеч. Вони закликають відмовитися від уявлення про нього як про тверде тіло. У зв'язку з цим посадка на його поверхню може виявитися проблематичною.
У США, де після приходу в Білий дім нової адміністрації проходить масштабна переверстка планів космічних досліджень, також росте інтерес і до досліджень Фобоса. У жовтні 2009 року було створено комітет незалежних експертів, який очолив промисловець Норман Огустін (Norman Augustine). Звіт комітету пропонує NASA організувати експедиції до найближчих астероїдів і до супутників Марса. Англійський журнал «New Scientist» наводить у зв'язку з цим коментар президента Інституту Марса (Mars Institute) в Каліфорнії Паскаля Лі (Pascal Lee), який, зокрема, говорив: «Фобос - це сходинка, піднявшись на яку ми опинимося надзвичайно близько до самого Марсу».
Безумовно, з цієї сходинки ми зможемо дізнатися про Марс надзвичайно багато. Однак було б серйозною помилкою сприймати політ до Фобосу виключно в контексті програми дослідження Червоної планети. Справа в тому, що Фобос і сам по собі представляє гігантську космічну загадку. Паскаль Лі пояснив цю думку так: «Ми більш-менш уявляємо собі природу всіх тих об'єктів в Сонячній системі, які ми вивчали - всіх, за винятком Фобоса ... Ми до цих пір не знаємо, як він утворився».
Не маючи реальних зразків ґрунту Фобоса, ми можемо лише вдаватися до фантазій щодо його хімічного складу, а значить - і його походження. Якщо Фобос представляє собою захоплений гравітацією Марса астероїд, то густина речовини, з якої він складається, буде трохи меншою, ніж звичайні скельні породи, - у цьому випадку на пустоти доведеться приблизно 15 відсотків його об’єму. Якщо ж він складається з речовини, яка більше нагадує скелясті породи самого Марса, то порожнечі марсіанського супутника можуть виявитися істотно більшими - до 45 відсотків від загального об’єму.
Якщо дійсно виявиться, що Фобос складається з марсіанських порід, то наявність у ньому настільки значних пустот змусить нас відмовитися від сценарію, згідно з яким марсіанський супутник сформувався з крихітних частинок пилу, які потрапили на орбіту в ході утворення самого Марсу. Цілком можливо, супутник утворився, коли гігантський удар по Марсу привів до викиду на орбіту уламків планети.
Саме цю гіпотезу перевіряв зовсім недавно «Mars Express». 3 березня 2010 року європейський зонд наблизився до поверхні Фобоса на відстань 67 км. Згідно з розрахунками, при такому зближенні його траєкторія повинна була виявитися досить чутливою до неоднорідностей гравітаційного поля Фобоса, що і дозволить у результаті виявити наявність і об’єм порожнеч - результати вимірів поки обробляються.
Але якщо питання про порожнечі в товщі марсіанського супутника може, хоча б частково, бути з'ясоване за допомогою зондів, подібних до станції «Mars Express», то питання про те, що являє собою поверхня Фобоса, можна з'ясувати тільки після доставки на Землю її зразків. За образним зауваженням Лі, «Фобос для Марса виконує роль Олександрійської бібліотеки». А саме: «Цілком можливо, що на Фобосі зразки породи молодого Марса збереглися краще, ніж на самому Марсі. Не виключено, що в цих зразках містяться хімічні сліди присутності на Марсі життя».
Ще на Фобосі є загадковий Моноліт (Monolith) - цільний твердий скелястий виступ, що простягається на 90 м в космос, кидаючи на поверхню Фобоса гігантську тінь. Лі називає його фобосовським «Емпайр Стейт Білдінг». І в дослідницьку програму автоматичних станцій, які, будемо сподіватися, відправляться на Фобос в недалекому майбутньому, напевно ввійде дослідження ґрунту поблизу загадкового хмарочоса на поверхні марсіанського супутника. Так, саме в околиці Моноліту повинен був здійснити посадку апарат Канадського космічного агентства (Canadian Space Agency) відповідно до проекту PRIME (Phobos Reconnaissance and International Mars Exploration). Правда, в даний час і цей проект заморожений.
Але заклики розморожувати заморожені в 90-і роки проекти лунають все голосніше по обидва боки Атлантики. Журналісти з «New Scientist» закликають своїх учених співрозмовників зазирнути в ще більш далеке майбутнє, в якому на Фобос відправиться людина. Як зауважив кореспондентові журналу співробітник Лабораторії реактивного руху (NASA Jet Propulsion Laboratory) в Пасадені Скот Максвелл (один з водіїв марсоходів Spirit і Opportunity), значну частину проблем з управлінням марсоходами можна зняти, якщо керуючих ними операторів розмістити на Фобосі - в цьому випадку їхні команди досягали б до марсоходів за соту частку секунди. Зайве говорити, що таким чином могло б бути достатньо швидко вибрано ідеальне місце для посадки майбутнього космічного корабля. Цілком оптимістична нота, щоб на ній закінчити розповідь про нинішній стан досліджень одного з марсіанських місяців.
За матеріалами vokrugsveta.ru.