Глава 14
Стремительные
Луны Марса
Очевидно, полеты Викингов были водоразделом
в изучении Марса. После этого к планете было послано ещё три космических корабля.
В июле 1988 были запущены два российских космических корабля, Фобос-1 и Фобос-2.
В пути контакт с Фобосом-1 был потерян, но Фобос-2 успешно вошёл на марсианскую
орбиту в январе 1989 года. В течение следующих пятидесяти девяти дней он получил
достаточно фотографий, чтобы получить карту почти всей планеты -— к сожалению,
полные результаты до сих пор не изданы на Западе. Был также американский Mars
Observer, который, ошеломив многих, испортился в августе 1993, когда он находился
в конечной стадии полёта — всего лишь в трёх днях пути от цели!
Основная цель полета русских Фобосов была не планета непосредственно, но Фобос,
больший из двух Марсианских спутников. Планировалось размещение маленькой посадочной
ступени на поверхности Фобоса, но, к сожалению, контакт со станцией был потерян
в марте 1989, когда Фобос-2 уже видел маленькую луну и приближался к ней для
приземления.
Хотя луны Марса и маленькие, но с ними связаны интригующие истории. О событиях,
приведших к их открытию Асафом Холлом в 1877, уже говорилось, но, как ни странно,
их существование было предсказано в нескольких более ранних случаях, включая
Джонатана Свифта в 1726.
В том году Свифт издал Путешествия Гулливера, где описываются воображаемые подвиги
Лемюэля Гулливера. Хотя лучше всего известны миру его путешествия среди крошечных
лилипутов, Гулливер был и в других местах. Во время путешествия в Лапуту Гулливер
узнает, что ученые там… «обнаружили две меньшие звезды, или спутники, которые
вращаются вокруг Марса; причём внутренний из них отдален от центра планеты точно
на три ее диаметра, а более удаленный — на пять; первый обращается вокруг Марса
за десять часов, другой за 21.5; так, что отношения квадратов их периодов обращения
к кубам их расстояния от центра Марса почти одинаковы; что очевидно показывает
действие того же самого закона гравитации, который влияет на все небесные тела.»
Предсказание Свифта удивительно не только тем, что он угадал правильное число
лун, но и тем, что он также поместил их близко к планете — на самом деле расстояния
до марсианских лун — 1.4 и 3.5 диаметра Марса по сравнению с 3 и 5 как дано
Свифтом. Было бы соблазнительно думать, что Свифт видел эти луны в телескоп,
если бы не факт, что в это время не было телескопа, достаточно мощного, чтобы
показать их. Вольтер, в книге Micromеgas 1750 года, в которой говорится о посещении
солнечной системы жителем звезды Сириус, также пишет про Марс с двумя лунами,
но здесь, по крайней мере, нет никакой тайны; он, должно быть, был под влиянием
рассказа Свифта.
Идея, что Марс может иметь два спутника, берёт начало ещё ранее, в безуспешных
попытках Кеплера расшифровать анаграмму, в которой Галилей говорил на самом
деле, как мы теперь знаем, о кольцах Сатурна. Свифт, вероятно, узнал об этих
предположениях Кеплера. Кроме того, во время написания он считал, что Меркурий
и Венера были в одиночестве, Земля имела один спутник, Юпитер имел четыре, и
Сатурн имел пять, и по логике этой прогрессии Марс должен был иметь две луны.
Так как их не обнаружили, луны должны были быть очень маленькими, и если бы
они были очень близко к планете, они были бы не видны в ее ярком свете. В общем,
на чём бы ни было основано предсказание Свифта, можно не сомневаться, что это
просто удачливая догадка.
После надлежащего открытия спутников Асафом Холлом в августе 1877, немедленно
стало очевидно, что они — очень необычные объекты. Фобос находится на расстоянии
9400 километров от центра Марса, или только в 6000 километрах от марсианской
поверхности. Марс, если смотреть с его поверхности, имел бы поразительный вид:
его диск охватывал бы угол 43°, и заполнил бы почти половину неба от горизонта
до зенита! Период обращения Фобоса вокруг Марса - только семь часов и тридцать
девять минут. Таким образом, он успевает совершить три полных витка за время
одного оборота Марса вокруг своей оси — состояние дел такое удивительное, что
Холл сначала думал, будто у Марса две или три внутренних луны! Вследствие его
быстрого движения Фобос поднимается на западе и заходит на востоке, и остается
над горизонтом в течение лишь четырёх с половиной часов.
Поскольку наклон его орбиты равен приблизительно 1°, Фобос, можно считать, лежит
в экваториальной плоскости планеты. Он затмевается тенью планеты 1330 раз каждый
марсианский год, избегая этого лишь в течение кратких периодов вблиз летних
и зимних солнцестояний. Марсианские наблюдатели к северу и к югу от 70° параллелей
никогда не увидят его вообще, так как от там не поднимается над горизонтом.
Деймос расположен в 23500 километрах от центра Марса, и его орбита также почти
экваториальная. Период обращения — приблизительно тридцать часов, и он остается
над марсианским горизонтом в течение шестидесяти часов одновременно. Он никогда
не появляется над горизонтом в полярных областях за 82° северной или южной широтой.
В 1945, после анализа результатов измерений позиций спутников, сделанных начиная
с их открытия в 1877, B. P. Sharpless объявил, что Фобос, кажется, постепенно
приближается к Марсу по спирали. Это значит, что нечто тормозит его, и в 1959
году российский астроном Иосиф Шкловский заключил, что торможение вызвано трением
о внешние слои атмосферы Марса. Это было достаточно разумно; однако, чтобы объяснить
большую величину торможения, нужно было предположить, что Фобос полый внутри
— и что он может даже быть искусственной космической станцией! Впоследствии
кто-то предложил, что причина, по которой спутники не были обнаружены до 1877,
несмотря на тщательные исследования Уильямом Гершелем и Хенрихом д'Аррестом,
заключается в том, что они ещё не существовали!
Само собой разумеется, взгляд Шкловского всегда расценивался со значительным
скептицизмом, и более поздние наблюдения показали, что, хотя Фобос действительно
приближается по спирали к Марсу, но величина его торможения примерно вдвое меньше,
чем получил Sharpless — около 15° по орбитальной долготе с 1877. Это — достаточно
маленькое количество, которое можно объяснить силами трения из-за волн, поднятых
Фобосом в твердом теле Марса. Торможение продолжится в течение ещё 40 миллионов
лет или около, пока луна не врежется в планету.
Вследствие подобных приливно-отливных сил, Деймос, чей период обращения меньше
чем период вращения Марса, очень медленно движется по спирали от Марса; однако,
эффект очень небольшой и производит очень слабые изменения в орбите.
Оба марсианских спутника крошечные, и это, вместе с их близостью к яркой планете,
объясняет, почему они не были обнаружены ранее. В телескоп на поверхности земли
они просто вспышки света, и только с появлением эры космических кораблей мы
начали понимать, чем они являются в действительности (приложение 4).
Первые картины Фобоса и Деймоса крупным планом были получены Маринером 9 в 1972;
потом они также были отображены орбитальным аппаратом космического корабля Викинг
и русским Фобосом, который передал некоторые полезные результаты с марсианской
орбиты в марте 1989 перед внезапной потерей контакта. Фобос, который имеет размеры
27 на 19 километров, по форме довольно подобен картофелю; Деймос также неправильной
формы, но меньше, чем Фобос, и имеет размеры 15 на 11 километров.
Обе луны перенесли тяжелую метеоритную бомбардировку и имеют многочисленные
кратеры, подтверждающие это. На Фобосе расположен особенно большой, названный
Стикни (Stickney, по девичьей фамилии жены Асафа Холла, которая поощряла его
продолжать надоевший поиск лун). Размер его — 10 километров в поперечнике, и
столкновение, в результате которого он сформировался, должно быть, чуть не разбило
Фобос на части. Лучи, идущие во всех направлениях от Стикни — ряд гребней и
ложбин. Шире всего (700 м) и глубже всего (90 м) они вблизи кратера, и сходятся
снова в противоположной от кратера точке, где почти незаметны. Очевидно, эти
детали глубоко связаны со Стикни непосредственно, вероятно, это разломы в теле
спутника, появившиеся в результате столкновения. После Стикни, самые большие
кратеры на Фобосе — Холл, Рош, Todd, Sharpless, и d'Arrest.
Поверхность Деймоса на вид другая, потому что большинство кратеров частично
заполнено обломками; в многих случаях они могут быть идентифицированы только
из-за их ярких краев. Два самых больших, Свифт и Вольтер, имеют приблизительно
3 километра в поперечнике.
Поверхности обоих спутников весьма тёмны, так что они не очень эффективны для
освещения одиноких марсианских ночей. На Марсе Фобос столь же ярок, как Венера
на Земле, а Деймос напоминает яркие звезды Вегу или Актур. Марсианские луны,
как думают, являются захваченными астероидами (или фрагментами астероида), и
во многом они напоминают астероиды, которые к настоящему времени уже видели
с близкого расстояния — 951 Гаспра и 243 Ида, которые даже имеют ложбины подобно
тем, вокруг Стикни. Мало кто сомневается, что Фобос и Деймос — объекты того
же типа.
Но если Фобос и Деймос — захваченные астероиды, детали их захвата остаются довольно
тёмными. Большинство астероидов пребывают в пределах главного астероидного пояса,
но в 2.5 астрономических единицах (a.е.) там — чистая зона, где астероиды находятся
в положении резонанса с Юпитером — то есть они заканчивают точно три витка,
пока Юпитер заканчивает один. В результате регулярных возмущений их орбиты становятся
хаотическими. Их орбитальные эксцентриситеты могут стать настолько большими,
что они могут даже пересечься с орбитами других планет — многие пересекают орбиту
Марса, и несколько, известных как группа Аполлона, заходят внутрь орбиты Земли.
Редко, один из этих астероидов мог бы быть захвачен Марсом, но если так, он
должен сначала потерять энергию, возможно через аэродинамическое торможение.
Вскоре после формирования Марс, возможно, был окружен туманностью; астероид,
проходящий через эту туманность был бы достаточно замедлен трением, чтобы его
орбита превратилась сначала в закрытый эллиптический путь вокруг Марса, и позже
в более круговую орбиту. Далее бы он спускался по спирали к Марсу, пока не достигнул
точки, где его период стал синхронным со вращением планеты, после чего скорость
захваченного объекта относительно туманности будет мала. Здесь отбита стабилизируется.
Это произошло бы рано в истории солнечной системы, когда космос все ещё загромождался
щебнем. Позже столкновение с беспризорным объектом, возможно, нарушило синхронность
и целостность луны — фрагмент, который тогда стал Фобосом, оказался внутри синхронного
положения, и вследствие приливно-отливных сил, продолжил движение по спирали
внутрь с тех пор, в то время как тот, который стал Деймосом, оказался снаружи,
близко к его существующей позиции.
Это достаточно вероятно, но действительно ли это истинно? В настоящее время
мы просто не знаем; остается одинаково возможно, что спутники являются планетезималями,
оставленными позади в пределах гравитационной сферы влияния Марса после того,
как сама планета был сформирована — примеры объектов того же вида, чьё падение
на Марс создало бассейны Элладу и Аргир в течение сильной бомбардировки нойского
возраста.
Марсианские луны — ещё недостаточно изученные объекты, но приятно осознавать,
что у нас есть детальные карты поверхностей этих объектов, которые в течение
почти столетия после их открытия даже в самых больших телескопах были видны
как простые пятнышки света.
c 1996 Аризонский Пульт Регентов
назад
на главную страницу
Сайт управляется системой
uCoz