Επιλεγμένα

Οι δορυφόροι του Άρη έχουν έναν κοινό πρόγονο – σύμφωνα με μελέτη επιστημόνων

Από στις 24 Φεβρουάριος 2021

Από την ανακάλυψή τους, το 1877, τα δυο φεγγάρια του πλανήτη Άρη, ο Φόβος και ο Δείμος, έχουν προβληματίσει τους ερευνητές. Είναι πολύ μικροί: η διάμετρος του Φόβου είναι 22 χιλιόμετρα και είναι 160 φορές μικρότερη από αυτή του δικού μας φεγγαριού, της Σελήνης και ο Δείμος είναι ακόμη μικρότερος, με διάμετρο μόλις 12 χιλιόμετρα. «Το φεγγάρι μας είναι ουσιαστικά σφαιρικό, ενώ τα φεγγάρια του Άρη έχουν πολύ ακανόνιστο σχήμα – σαν πατάτες», αναφέρει ο Amirhossein Bagheri, διδακτορικός φοιτητής του Ινστιτούτου Γεωφυσικής στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας – ETH (Eidgenössische Technische Hochschule) στη Ζυρίχη [1], προσθέτοντας: «Οι Φόβος και Δείμος μοιάζουν περισσότερο σαν αστεροειδείς παρά φυσικοί δορυφόροι».

Αυτή η εικόνα οδήγησε τους ανθρώπους να υποψιαστούν ότι μπορεί στην πραγματικότητα να είναι αστεροειδείς που συνελήφθησαν από το πεδίο βαρύτητας του Άρη. «Όμως έτσι άρχισε το πρόβλημα», λέει ο Bagheri. Τα αντικείμενα που συλλαμβάνονται θα αναμένονταν να ακολουθήσουν μια έκκεντρη τροχιά (που αποκλίνει από την κυκλική) γύρω από τον πλανήτη και αυτή η τροχιά θα έχει τυχαία κλίση. Σε αντίθεση με αυτή την υπόθεση, οι τροχιές των δορυφόρων του Άρη είναι σχεδόν κυκλικές και η κίνηση συμβαίνει στο ισημερινό επίπεδο του Άρη. Λοιπόν, ποια είναι η εξήγηση για τις σημερινές τροχιές των δορυφόρων Φόβου και Δείμου; Για να επιλύσουν αυτό το δυναμικό πρόβλημα, οι ερευνητές στηρίχθηκαν σε προσομοιώσεις υπολογιστή.

Υπολογίζοντας το …παρελθόν

«Η ιδέα ήταν να ιχνηλατηθούν οι τροχιές και οι αλλαγές τους πίσω στο παρελθόν», αναφέρει ο Amir Khan, Κύριος Ερευνητής στο Ινστιτούτο Φυσικής του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης και στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής του ETH της Ζυρίχης. Καθώς παρακολουθούνται, οι τροχιές των Φόβου και Δείμου εμφανίζονται να έχουν διασταυρωθεί στο παρελθόν. «Αυτό σημαίνει ότι οι δορυφόροι υπήρξαν πολύ πιθανά στην ίδια θέση και έτσι έχουν την ίδια καταγωγή», λέει ο Khan. Οι ερευνητές συμπέραναν ότι ένα μεγαλύτερο ουράνιο σώμα περιφέρονταν γύρω από τον Άρη στο παρελθόν. Αυτό το αρχικό φεγγάρι πιθανώς χτυπήθηκε από ένα άλλο σώμα με αποτέλεσμα να διαλυθεί. «Ο Φόβος και ο Δείμος είναι ότι απέμεινε από αυτό το χαμένο φεγγάρι», λέει ο Bagheri, που είναι ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Astronomy.

Ενώ ακούγονται εύκολα, τα συμπεράσματα αυτά απαίτησαν εκτεταμένη προκαταρτική εργασία. Πρώτα-πρώτα, οι ερευνητές είχαν να βελτιώσουν την υπάρχουσα θεωρία περιγράφοντας την αλληλεπίδραση μεταξύ των φεγγαριών και του Άρη. «Όλα τα ουράνια σώματα ασκούν παλιρροιακές δυνάμεις το ένα στο άλλο», εξηγεί ο Khan. Αυτές οι δυνάμεις οδήγησαν σε μια μορφή ενεργειακής μετατροπής γνωστής ως διασκορπισμός, η κλίμακα του οποίου εξαρτάται από το μέγεθος των σωμάτων, την εσωτερική τους σύνθεση και κυρίως από τις μεταξύ τους αποστάσεις.

Γνώσεις για το εσωτερικό του Άρη και των φεγγαριών του

Ο Άρης αυτή την περίοδο εξερευνάται από την αποστολή InSight της NASA, με εμπλοκή του ETH της Ζυρίχης: τα ηλεκτρονικά για το σεισμόμετρο της αποστολής, που καταγράφει τους σεισμούς στον Άρη και τις πιθανές προσκρούσεις μετεωριτών, φτιάχτηκαν στο ETH. «Οι καταγραφές αυτές μας επιτρέπουν να δούμε στο εσωτερικό του Κόκκινου Πλανήτη», λέει ο Khan, «και τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιούνται για να βελτιώνουν το μοντέλο του Άρη στους υπολογισμούς και το διασκορπισμό που συμβαίνει στο εσωτερικό του κόκκινου πλανήτη».

Εικόνες και μετρήσεις από άλλες διαστημοσυσκευές έρευνας στον Άρη έχουν δώσει ενδείξεις ότι ο Φόβος και ο Δείμος είναι φτιαγμένοι από πολύ πορώδη υλικά. Η λιγότερο από 2 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό, πυκνότητά τους είναι πολύ μικρότερη από τη μέση πυκνότητα της Γης, η οποία είναι 5,5 γραμμάρια ανά κυβικό εκατοστό. «Υπάρχουν πολλές κοιλότητες μέσα στο Φόβο, οι οποίες μπορεί να περιέχουν νερό με πάγο», υποψιάζεται ο Khan, «και είναι οι παλίρροιες που προκαλούν πολύ ενέργεια για διασκορπισμό».

Χρησιμοποιώντας τα ευρήματα αυτά και τη βελτιωμένη θεωρία τους στα παλιρροιακά φαινόμενα, οι ερευνητές έτρεξαν εκατοντάδες προσομοιώσεις στον υπολογιστή για να παρακολουθήσουν τις τροχιές των φεγγαριών προς τα πίσω στο χρόνο μέχρι που έφτασαν στην διασταύρωση – τη στιγμή που ο Φόβος και ο Δείμος γεννήθηκαν. Σύμφωνα με την προσομοίωση, αυτό το χρονικό σημείο βρίσκεται ανάμεσα σε 1 και 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν. «Ο ακριβής χρόνος εξαρτάται από τις φυσικές ιδιότητες του Φόβου και του Δείμου, που δείχνουν, πόσο πορώδεις είναι», λέει ο Bagheri. Ένα Ιαπωνικό ερευνητικό σκάφος που προγραμματίζεται για εκτόξευση το 2024 θα εξερευνήσει τον Φόβο και θα επιστρέψει δείγματα στη Γη. Οι ερευνητές αναμένουν ότι τα δείγματα αυτά θα παράσχουν τις απαιτούμενες λεπτομέρειες σχετικά με το εσωτερικό των φεγγαριών του Άρη που θα επιτρέψουν πιο ακριβείς υπολογισμούς της προέλευσής τους.

Το τέλος του Φόβου

Κάτι άλλο που οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν είναι ότι ο κοινός πρόγονος του Φόβου και του Δείμου ήταν πιο μακριά από τον Άρη από ότι είναι ο Φόβος σήμερα. Ενώ ο μικρότερος Δείμος έχει παραμείνει κοντά στην περιοχή όπου διαμορφώθηκε, παλιρροϊκές δυνάμεις οδηγούν το μεγαλύτερο Φόβο να πλησιάζει τον Άρη – και αυτή η διεργασία είναι σε εξέλιξη, όπως εξηγούν οι ερευνητές. Οι προσομοιώσεις τους στον υπολογιστή επίσης δείχνουν τη μελλοντική εξέλιξη των τροχιών των φεγγαριών. Φαίνεται ότι ο Δείμος θα κινηθεί μακριά από τον Άρη πολύ αργά, όπως ακριβώς η δική μας Σελήνη απομακρύνεται αργά από τη Γη. Ο Φόβος, ωστόσο, θα συντριβεί στον Άρη σε λιγότερο από 40 εκατομμύρια χρόνια ή θα διαλυθεί από τις βαρυτικές δυνάμεις όσο κοντεύει τον Άρη.

Πηγή: ETH

Περισσότερα στη δημοσίευση: Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor. Nature Astronomy.

Σημείωση:
[1] Αναφέρεται στη θέση 6 της παγκόσμιας κατάταξης QS World University Rankings 2021 και στη θέση 14 της παγκόσμιας κατάταξης THE World University Rankings 2021 των πανεπιστημίων. Διαβάστε τα σχετικά άρθρα στο egno.gr.

Κωνσταντίνος Ζώκος

Κωνσταντίνος Ζώκος

Φυσικός, Δάσκαλος Φυσικής