Что мы не знали о Марсе? Потерянная луна и ее влияние на форму планеты

Красная планета, четвертая по счету от Солнца, хранит в себе множество тайн, и одна из них — это необычная форма Марса. В отличие от Земли, которая близка к идеальной сфере, Марс обладает заметной трехосностью. Это означает, что его экватор не является идеально круглым, а имеет форму слегка вытянутого эллипса, два «выступа» которого расположены на противоположных сторонах планеты. Один из этих выступов занят гигантским вулканическим нагорье Фарсида, поднимающимся на высоту до 7 километров (не считая еще более высоких вулканов). Другой, менее выраженный выступ, состоит из равнины Сиртис-Мажор, имеющей среднюю высоту 2,1 километра, и части Земли Сабеи, прилегающей к ней.

Происхождение такой асимметрии марсианского экватора давно вызывает споры среди ученых. Несомненно, Фарсида сыграла большую роль в формировании современного рельефа Марса. Это крупнейшая вулканическая провинция не только на Красной планете, но и во всей Солнечной системе. Ее формирование началось еще в Нойский период, самый древний и бурлящий этап марсианской истории, и продолжалось на протяжении всего Гесперийского периода, характеризующегося интенсивной вулканической и тектонической активностью. Вулканы Фарсиды оставались активными даже в Амазонский период, самый спокойный и последний этап геологической эволюции Марса.

Однако, даже если мысленно «стереть» Фарсиду с поверхности Марса, планета все равно сохранит свою трехосную форму. Это свидетельствует о том, что изначальная асимметрия экватора существовала еще до того, как Фарсида начала свой рост. Возникает вопрос: какие силы могли создать эту первичную асимметрию, ставшую основой для дальнейшего развития рельефа Марса?

В своей статье, опубликованной на препринт-сервисе arxiv.org астроном Михаил Эфроимский предлагает новую, смелую гипотезу, которая объясняет происхождение этой первичной трехосности. Что если в далеком прошлом у молодого Марса была массивная луна, которая и стала «скульптором» его экваториального рельефа?

Гипотеза исчезнувшей луны

Гипотеза основывается на двух ключевых предположениях:

1. Первичная трехосность Марса была создана массивной луной, которая вращалась вокруг молодого, еще горячего и пластичного Марса по синхронной орбите. Подобно тому, как Луна всегда обращена к Земле одной стороной, так и эта гипотетическая луна, которую условно назвали Нерио (в честь древнеримской богини войны, спутницы Марса), всегда смотрела на Марс одним и тем же полушарием. Под постоянным воздействием гравитации Нерио Марс принял форму, близкую к трехосному эллипсоиду, причем его самая длинная ось была направлена в сторону луны. Важно отметить, что в формировании этой асимметрии сыграла роль не только квадрупольная, но и октупольная компонента приливной силы, создаваемой Нерио. Квадрупольная компонента ответственна за симметричное растяжение планеты вдоль оси, соединяющей ее с луной, в то время как октупольная компонента создает дополнительную, асимметричную деформацию.
2. После того, как Нерио создала первичную трехосность Марса, приливно-возвышенные области на экваторе стали более подвержены действию внутренних геологических процессов — конвекции в мантии, поднятиям коры и вулканической активности. Эти процессы постепенно «наращивали» экваториальную эллиптичность планеты, добавляя все новые и новые слои горных пород к изначально приподнятым участкам. Именно изначальная асимметрия, созданная луной, предопределила неравномерность развития этих процессов: в области, обращенной к Нерио, они протекали интенсивнее, что в конечном итоге привело к формированию гигантского нагорья Фарсида. На противоположной же стороне планеты образовалась менее выраженная возвышенность, состоящая из равнины Сиртис-Мажор и части Земли Сабеи.

Какова была масса Нерио?

Расчеты, основанные на анализе современных параметров гравитационного поля Марса, показывают, что для создания первичной трехосности луна Нерио должна была обладать массой, не превышающей трети массы нашей Луны. Это значение, однако, может быть и меньше, в зависимости от того, насколько сильно последующая вулканическая активность повлияла на форму планеты. Если принять во внимание, что высота Фарсиды и Сиртис-Мажор обусловлена не только приливными силами, но и последующими геологическими процессами, то масса Нерио могла быть еще меньше.

Что случилось с Нерио?

Вероятнее всего, Нерио не пережила период Поздней тяжелой бомбардировки (LHB), эпохи интенсивного метеоритного дождя, который обрушился на внутренние планеты Солнечной системы около 4 миллиардов лет назад. Фобос и Деймос, два небольших спутника Марса, которые мы наблюдаем сегодня, могут быть остатками Нерио или, что более вероятно, остатками ее более крупного фрагмента, разрушенного в результате столкновения.

В пользу этой версии говорит тот факт, что LHB происходила в период 4,1 — 3,8 миллиардов лет назад, в то время как предполагаемый общий предок Фобоса и Деймоса был разрушен в результате столкновения гораздо позже, в промежутке 1,6 — 2,7 миллиардов лет назад. Это исключает возможность того, что Фобос и Деймос являются прямыми потомками Нерио.

Вопросы для будущих исследований

Гипотеза об исчезнувшей луне Нерио — это смелая попытка пролить свет на одну из самых интригующих загадок Марса. Она предлагает новый взгляд на эволюцию планеты и открывает новые горизонты для научных исследований.

Вместе с тем, гипотеза поднимает ряд важных вопросов, которые требуют дальнейшего изучения:

• Действительно ли небольшая начальная асимметрия формы планеты, созданная приливными силами, может привести к значительной асимметрии в процессе ее затвердевания и последующей геологической эволюции?

• Насколько верным является предположение о том, что геологические процессы — конвекция, поднятия, вулканизм — были более интенсивны в областях, поднятых приливными силами?

• Какова была точная история взаимодействия Марса и Нерио? Когда появилась эта луна? Какова была форма ее орбиты? Как долго она просуществовала?

• Какую роль сыграли другие факторы, например, гравитационное воздействие Солнца, в эволюции формы Марса?

Ответить на эти вопросы помогут дальнейшие исследования, включающие численное моделирование эволюции молодой планеты с нешарообразной формой, детальный анализ геологических данных и изучение истории бомбардировки Марса.

Заключение

Предложенная Михаилом Эфроимским гипотеза об исчезнувшей луне Нерио — это новый шаг на пути к пониманию эволюции Марса. Она предлагает элегантное объяснение происхождения первичной трехосности планеты и открывает новые направления для научных исследований.

Дальнейшие исследования помогут подтвердить или опровергнуть её, но в любом случае они принесут ученым новые знания о нашем загадочном космическом соседе.