Сравнительный анализ тел Солнечной системы: Церера и Фобос

Проведенное изучение показало аномально большое число подобных кратеров и их явно неслучайную, закономерную ориентацию в пространстве. Если принять существование у Марса в пошлом большого количества некрупных спутников, необходимо выяснить, образовались ли они вследствие распада и столкновений астероидных тел в окрестности Марса или рой астероидов был захвачен планетой сразу в целом. Рассмотрение происхождения марсианских спутников вызывает ряд вопросов, которые необходимо решить при том или ином подходе к решению общей проблемы. Например, если произошел захват Фобоса и Деймоса планетой, то почему они оказались С-астероидами, находящимися в поясе астероидов гораздо дальше от Марса, чем S-астероиды. Если же образование планеты и спутников (а возможно, и роя спутников) происходило одновременно, то требуется объяснить значительную потерю планетой своих летучих элементов, которых в составе Марса значимо меньше, чем в составе Фобоса и Деймоса. Из весьма сложных расчетов эволюции орбиты Фобоса сделан вывод о возможности захвата Фобоса с параболической орбиты, лежащей в плоскости орбит планет Солнечной системы, т. е. в плоскости, в которой, в частности, расположен и пояс астероидов. При этом высота перицентра Фобоса практически остается неизменной и может соответствовать наибольшему сближению с планетой при захвате. После расшифровки данных, собранных космическим аппаратом Марс-экспресс было выявлено отличие спектра Фобоса от спектра астероидов главного пояса. Вследствие выявленных различий была высказана и новая гипотеза происхождения Фобоса, согласно которой он объект «второго поколения» Солнечной системы, и образовался не одновременно с Марсом, а несколько позже Марса и сразу на околомарсианской орбите.

Такое возможно, если допустить, что Марс пережил столкновение с крупнойпланетезималью, выбросив на орбиту огромную массу пород Марса. Часть этого вещества впоследствии собралась на орбите в виде спутников. Из этой гипотезы, однако, совершенно не ясно, почему состав Фобоса отличается от состава Марса, и тем более неясно, почему в составе Фобоса больше летучих компонентов.

1.2. 6 технологические перспективы дальнейшего изучения.

Уже на протяжении десятков лет не ослабевает интерес к изучению Марса, наиболее оптимистично настроенные ученые и бизнесмены строят даже планы его колонизации. Поскольку состав Фобоса подобен составу углистых хондритов, предполагают, что он содержит минералы, которые можно использовать для пополнения запасов кислорода и топлива на обратный путь к Земле. Трудности изучения Фобоса в том числе связаны и с невозможностью запустить вокруг него орбитальный спутник. Кевин Кемптон из Научно-исследовательского центра NASA имени Лэнгли предложил над его поверхностью в буквальном смысле подвесить научный зонд. Закрепить зонд, получивший наименование PHLOTE, предлагается с помощью троса, протянутого из точки Лагранжа L1. Это представляется технически осуществимым поскольку точка L1 располагается всего лишь в 3.1 км от поверхности Фобоса, и на длину троса не накладывается никаких требований, превосходящих возможности современных технологий. Изготовить трос планируют на основе углеродныхнанотрубок. Глава IIСопоставления Цереры и Фобоса.

Сопоставление данных небесных тел осложнено существенно различной степенью их изученности. Оба небесных тела сопоставимы по размерам, отчасти сопоставимы по положению в Солнечной Системе — находятся близ пояса астероидов, и по составу в первом приближении сопоставимы с углистымихондиртами. Пожалуй, на этом глобальное сходство между ними и заканчивается. Орбита Фобоса неустойчива, находится ниже предела Роша, кроме того, в силу приливного влияния Марса Фобос испытывает постоянное отрицательное ускорение в силу которого постоянно, но с переменной скоростью приближается к Марсу и по существующим оценкам в течении боижайших 10−15 млн лет неминуемо упадет на Марс. Орбита Цереры обладает высокой степенью сходства с орбитами астероидов, имеет форму слегка вытянутого эллипса. Данных о неустойчивости орбиты Цереры мной не встречено. Согласно некоторым гипотезам, Церера может иметь спутники, однако ни один из них к настоящему моменту не обнаружен. Фобос принципиально, в силу особенностей положения своей орбиты не может иметь спутников ни естественных, ни искусственных, что затрудняет изучение этого небесного тела.

По химическому составу Фобос сопоставим с углистыми хондиртами, обладает более высокими, чем Марс, содержаниями летучих компонентов. В химическом составе Цереры достоверно установлено присутствие иона амония и гидроксил-иона. На основе имеющихся данных и модельных расчетов считается, что Фобос не имеет внутренней дифференциации. В строении Цереры выделяют силикатное ядро, ледяную мантию и кору, содержащую углеродистые соединения. Поверхность и Цереры и Фобоса покрыта слоем реголита, однако по мнению большинства ученых мощность слоя реголита на Фобосе достигает нескольких сотен метров. Оценки мощности слоя реголита на Церере мне неизвестны, однако никто из исследователей не указывал на вероятность значительной мощности реголита на поверхности Цереры. Морфологии поверхности Цереры и Фобоса изучены с существенно различной детальностью, что не позволяет произвести их корректное сравнение. Тем не менее, известно, что поверхность Фобоса находится в состоянии «насыщения» кратерами, и кратеры распределены по поверхности Фобоса грубо равномерно.

Обнаруженное число крупных кратеров на Церере оказалось ниже ожидаемого. На этом основании ученые делают два важных вывода: рельеф Цереры продолжает видоизменяться и формироваться;

деформации поверхности, возникающие в силу ударов о поверхность астероидов, частично компенсируются высокой упругостью ледяной мантии планеты. На Фобосе отсутствует атмосфера. На Церере присутствует разряженная атмосфера, содержащая, в том числе и водяной пар. Практическая составляющая интереса к изучению Фобоса связана с возможностью использовать его минеральные ресурсы для дозаправки космических аппаратов, стартующих с Марса к Земле. Интерес к изучению Цереры резко возрос в последние годы и связан главным образом с существованием на этой планете условий, теоретически пригодных для развития простейших форм жизни. Сопоставление Цереры и Фобоса приведено в таблице 1. Таблица 1 Основные характеристики Цереры и Фобоса Параметр Церера.

ФобосСтатус Ближайшая к Солнцу Карликовая планета Один из двух Спутников Марса Первооткрыватель.

Джузеппе Пиацци.

Асаф Холл.

Дата открытия 01.

01.180 118.

08.1877.

Масса, кг9.

393· 10 201.

072· 1016.

Площадь поверхности, км228 496 311 600.

Форма орбиты Слабоэллиптическая.

СлабоэллиптическаяВажные характеристики орбиты Находится ниже предела Роша, обладает переменным отрицательным ускорением Ускорение свободного падения на экваторе (g)0,27 м/с²0,028 g0,0084—0,0019 м/с²Характеристика состава В целом подобен составу углистых хондритов. В составе обнаружены ОН, NH4, карбонатный углерод, железо, силикаты.

До недавнего времени считалось, что состав подобен составу углистых хондритов.

Характеристика внутреннего строения Расслоенное. Выделяют силикатное ядро, ледяную мантию и кору.

НерасслоенноеМорфология поверхности Количество кратеров менее ожидаемого, рельеф поверхности продолжает формироваться Насыщена кратерами. На протяжении последнего миллиарда лет глобальных изменений рельефа не происходило.

Наличие атмосферы и ее состав.

Присутствует или периодически возникает, в составе зафиксированы следы водяного пара.Отсутствует.

Практическая значимость изучения Поиск простейших форм жизни; изучение механизмов внутреннего расслоения.

Оценка минеральных ресурсов и возможности их использования для дозаправки космических аппаратов, стартующих с Марса Глава IIIОбъяснение сходств и различий между Церерой и Фобосом.

Первоначально, до того, как были установлены существенные различия в составе Цереры и астероидов, Цереру рассматривали, как один из астероидов. Согласно одной из гипотез происхождения Фобоса, он мог быть захвачен Марсом, в том числе и из пояса астероидов. С позиции этих концепций Церера и Фобос должны были бы быть принципиально сходны по строению и составу. На сегодняшний день представления о происхождении и Цереры и Фобоса находятся на уровне в большей или в меньшей степени обоснованных гипотез.

Относительно происхождения Фобосанаиболее распространены две гипотезы — о захвате его, в качестве уже сформированного тела, Марсом и о формировании его после Марса и на околомарсианской орбите, вероятно, в результате столкновения Марса с планетозималью. Проверка и детализация этих гипотез — дело будущихисследований. Данные, требующие поставить вопрос о происхождении Цереры, появились так недавно, что гипотез происхождения Цереры еще не появились в общедоступной литературе. Однако, как бы не интерпретировалось происхождение Цереры, наиболее интересным является вопрос о механизмах, вызвавших ее расслоение.

Даже для Земли до сих пор нет единой и внутренне непротиворечивой теории, которая объясняла бы все особенности ее тектонической активности и отвечала бы на главный вопрос, как, в результате какого процесса и на каком этапе Земной истории этот механизм или эти механизмы были запущены. Несмотря на существенные различия в орбитах, свойствах поверхности и внутреннем строении Цереры и Марса принципиальное сходство их состава с углистыми хондритами, а также их принципиальные отличия, как от крупных планет Солнечной системы, так и от астероидов, свидетельствует о том, что эти тела имеют особый механизм происхождения, отличный от механизма образования планет земной группы, от механизма образования планет-гигантов и от механизма образования астероидов. Различия во внутреннем строении: дифференцированность Цереры и внутреннюю однородность Фобоса, возможно объяснимы их различной историей после образования: наличием или отсутствием приливных воздействий, степенью первичного разогрева вследствие метеоритных бомбардировок. Но также возможно, что эти различия связаны с факторами, предопределенными механизмами образования этих тел, и в частности, количеством радиоактивных элементов (источников энергии) и летучих компонентов (обуславливающих особенности протекания частичного плавления). Итак, на основании проведенного анализа может быть выдвинута следующая гипотеза: Церера и Фобос — малые тела Солнечной Системы, механизмы формирования которых глобально сходны между собой и глобально отличны от механизмов формирования планет, комет и астероидов.

Процесс формирования Цереры и Фобоса, вероятно оторван во времени от процесса формирования планет Земной группы. Одновременность или разновременность формирования Цереры и Фобоса на данный момент не установлена. Различия между Церерой и Фобосом могут быть связаны как с факторами, действующими на уже сформировавшиеся тела, так и с особенностями распределения вещества (летучих и радиоактивных элементов) в формирующиеся тела Цереру и Фобос. Более подробная разработка высказанной гипотезы может быть осуществлена в будущем, при наличии большего объема фактических данных. /.

Список литературы

Борисов М. Проскакать по Плутону и привязаться к Фобосу, шесть невероятных космических проектов, в которые вложилась NASA. Gaseta.ru от 16.

04.2017.

https://www.gazeta.ru/science/2017/04/16_a_10 629 785.shtmlВельгас Л. Б. Яволинская Л. Л Современная теория: вращения /спутниками своих планет вокруг их собственных осей. Шестнадцать фактов-доказательств этой теории (в кратком изложении). //Наука и современность № 32−1. 2014. С. 7−14Жарков В. Н. Козенко А.В. Фобос и Деймос — спутники Марса Издательство «Знание» Москва 1985, 64с. Попов Л. Учёные вообразили полёт на Цереру в поисках жизни//, интернет-журнал Membrana, 20 апреля 2009.

http://www.membrana.ru/particle/800Попов Л. Европейский разведчик поведал о рождении Фобоса в катастрофе//интернет-журнал Membrana, 21.

09.2010.

http://www.membrana.ru/particle/894Силкин Б.И. В миремножествалун. — М.:Наука, 1982. — 208 сA.S. Rivkin, E.L. Volquardsen, B.E. Clark The surface composition of Ceres: Discovery of carbonates and iron-rich clays//Icarus 185 (2006) 563−567J.Y.Li, L. A. M cFadden, J.Wm. P.

arker, E. F. Y oung, S. A. S tern, P. C. T homas, Ch.

T. R ussell, M. V. SykesPhotometricanalysisof 1 Ceresandsurfacemappingfrom HST observations//Icarus 182 (2006) 143−160.NASA Ceres: By the Numbers//.

https://solarsystem.nasa.gov/planets/ceres/factsNASA Dawn — Ceres and Vesta//.

https://www.nasa.gov/mission_pages/dawn/ceresvesta/index.htmlВикипедия.