Wtórne łańcuchy kraterów na powierzchni Fobosa

Czerwone strzałki na powyższym zdjęciu wykonanym przez sondę Mars Express wskazują łańcuch małych kraterów, które powstały w następstwie powstania głównego, dużego krateru o nazwie Grildrig. Źródło: ESA/Mars Express / Nayak & Asphaug
Czerwone strzałki na powyższym zdjęciu wykonanym przez sondę Mars Express wskazują łańcuch małych kraterów, które powstały w następstwie powstania głównego, dużego krateru o nazwie Grildrig. Źródło: ESA/Mars Express / Nayak & Asphaug

Niektóre tajemnicze rowki widoczne na powierzchni Fobosa, jednego z księżyców Marsa, powstały wskutek upadku odłamków wyrzuconych podczas dużych zderzeń, które z czasem opadły z powrotem na powierzchnię tworząc liniowe łańcuchy kraterów, wskazują nowe badania.

Jeden zestaw pęknięć widocznych na powierzchni Fobosa to najprawdopodobniej pęknięcia od naprężeń powstałych wskutek przyciągania pływowego ze strony Marsa. Najnowsze badania opublikowane 19 sierpnia w periodyku  Nature Communications skupiają się na innym zestawie pęknięć, które nie pasują do tego wytłumaczenia.

„Pęknięcia, o których mowa, przecinają pola pływowe, więc do powstania wymagają innego mechanizmu. Jeżeli uwzględnimy obydwa – możliwe będzie wytłumaczenie większości jeżeli nie wszystkich pęknięć na Fobosie,” mówi główny autor artykułu Michael Nayak, doktorant planetologii z UC Santa Cruz.

Fobos jest nietypowym księżycem krążącym bliżej swojej planety niż jakikolwiek inny księżyc w Układzie Słonecznym, z okresem obiegu planety równym zaledwie 7 godzin. Niewielki i gęsto usiany kraterami niesferycznego kształtu księżyc krąży wokół Marsa zaledwie 9 000 km od powierzchni i stopniowo zbliża się do powierzchni Czerwonej Planety. Wydaje się, że budowa wewnętrzna Fobosa charakteryzuje się niską gęstością, a na zewnątrz mamy do czynienia z elastyczną powłoką, która pozwala na odkształcanie księżyca pod wpływem oddziaływań pływowych.

Współautor opracowania Erik Asphaug, planetolog z Arizona State University oraz profesor emerytowany z UC Santa Cruz bada Fobosa od wielu lat. Jego najnowsze symulacje komputerowe stworzone wraz z planetologiem NASA Terrym Hurfordem wskazują w jaki sposób naprężenia pływowe mogą doprowadzić do powstania pęknięć i liniowych rowków widocznych na powierzchni Fobosa. Choć tę teorię zaproponowano po raz pierwszy już w latach siedemdziesiątych, istnienie wielu rowków, których orientacja nie pasowała do pęknięć pływowych, pozostawało niewyjaśnione.

Nayak opracował symulacje komputerowe wskazujące w jaki sposób takie rowki mogły powstać wskutek zderzeń z innymi obiektami. Materia wyrzucona z powierzchni księżyca w trakcie zderzenia z łatwością ucieka słabej grawitacji Fobosa. Jednak duża jej część pozostaje na orbicie wokół Marsa i podąża po niej nieznacznie szybciej lub nieznacznie wolnej od samego Fobosa, przez co w ciągu kilku okrążeń wokół planety jest ponownie przechwytywana i z powrotem opada na powierzchnię księżyca.

Symulacje Nayaka umożliwiły mu szczegółowe prześledzenie losu wyrzuconych odłamków. Okazało się, że przechwycone odłamki tworzą charakterystyczne liniowe wzory, które przypominają pod wieloma względami nasze niepasujące rowki i łańcuchy kraterów przecinające pęknięcia naprężeniowe na Fobosie.

„Duża część materii wyrzucana jest z powierzchni podczas zderzenia, unosi się w pobliżu przez kilka orbit, a następnie opada na powierzchnie tworząc charakterystyczne łańcuchy kraterów,” mówi Nayak.

Naukowcy wykorzystali model do powiązania liniowego łańcucha małych kraterów na Fobosie z głównym kraterem powstałym wskutek impaktu. W ramach symulacji przyjrzeli się impaktowi, który doprowadził do powstania 2,6-kilometrowego krateru o nazwie Grildrig, znajdującego się w pobliżu północnego bieguna księżyca. Okazało się, że ułożenie wtórnego łańcucha małych kraterów powstałych wskutek upadku odłamków na powierzchnię jest niemal identyczne z rzeczywiście obserwowanym łańcuchem kraterów na powierzchni Fobosa.

Z uwagi na niską masę i bardzo ciasną orbitę wokół Marsa, Fobos jest na tyle nietypowy, że może to być jedyne miejsce w Układzie Słonecznym, gdzie zachodzą takie procesy.

Źródło: UC Santa Cruz