Największy księżyc Marsa – Fobos – rozbudza wyobraźnię opinii publicznej i otoczony jest swego rodzaju tajemniczością już od dziesiątek lat. Jednak symulacje numeryczne przeprowadzone niedawno w Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) rzucają nowe światło na tego enigmatycznego satelitę.
Najbardziej charakterystyczną cechą powierzchni Fobosa (o średnicy 22 kilometrów) jest krater Stickney (o średnicy 9 kilometrów) – potężny krater rozciągający się niemal na połowie księżyca. Dzięki temu kraterowi Fobos na swój sposób przypomina Gwiazdę Śmierci z „Gwiezdnych Wojen”. Jednak od dziesięcioleci zrozumienie procesów, które doprowadziły do powstania tak masywnego krateru, stanowi spore wyzwanie dla badaczy.
Teraz, po raz pierwszy w historii, fizycy z LLNL przedstawili w jaki sposób zderzenie z planetoidą lub kometą mogło doprowadzić do powstania krateru Stickney nie niszcząc go całkowicie. Wyniki badań, które także rozwiewają teorie dotyczące powstawania tajemniczych zmarszczek na powierzchni, opublikowano w periodyku Geophysical Review Letters.
„Udało nam się dowieść, że można doprowadzić do powstania takiego krateru bez niszczenia całego księżyca, jeżeli wykorzysta się właściwą porowatość i rozdzielczość w symulacjach 3D,” mówi Megan Bruck Syal, autorka artykułu i członkini zespołu obrony planetarnej w LLNL. „Nie ma zbyt wielu miejsc, w których można przeprowadzić obliczenia z wymaganą przez nas rozdzielczością.”
Badania wykazały, że istnieje szereg możliwych zestawów rozmiaru i prędkości impaktora, jednak Syal wspomina jeden możliwy scenariusz, w którym mamy do czynienia z impaktorem o średnicy 250 metrów przemieszczającym się z prędkością 6 km/s.
Wcześniejsze badania prowadzono na symulacjach 2D w niższej rozdzielczości, przez co nie udawało się skutecznie odtworzyć krateru Stickney. Co więcej, wcześniejsze badania nie uwzględniały porowatości skorupy Fobosa – cechy niezwykle istotnej zważając na fakt, że Fobos ma niższą gęstość niż powierzchnia Marsa.
Oprócz tego, że symulacja wskazuje jak masywne zderzenie mogło doprowadzić do powstania krateru Stickney, badania tłumaczą także inną związaną z nim teorię. Niektórzy naukowcy uważali, że setki równoległych rowków, które wydają się promieniować od krateru, także powstały wskutek impaktu. Niemniej jednak symulacje wskazują, że pęknięcia skorupy Fobosa w ogóle nie przypominałyby prostych, długich, równoległych rowków. Z drugiej strony symulacje wskazują na możliwość, że powolnie toczące się głazy, wzruszone przez zderzenie, mogły spowodować powstanie rowków. Jednak do przetestowania tej teorii niezbędne będą dalsze badania.
Badania stanowiły jeden z testów oprogramowania open-source o nazwie Spheral rozwijanego w LLNL przez zespół obrony planetarnej LLNL. Badacze wykorzystują oprogramowanie takie jak Spheral do symulowania różnych metod odchylania potencjalnie zagrażających Ziemi planetoid.
„Obiekt na tyle duży i na tyle szybki co obiekt, który doprowadził do powstania krateru Stickney, miałby naprawdę duży wpływ na Ziemię,” mówi Syal. „Jeżeli NASA zauważy potencjalnie niebezpieczną planetoidę zmierzającą w stronę Ziemi, chcielibyśmy mieć możliwość zmiany jej trajektorii. Będziemy mieli praktycznie jedną szansę na skuteczny manewr – a konsekwencje niepowodzenia nie mogłyby być wyższe. Dlatego też przeprowadzamy takie eksperymenty jak ten, aby nasze oprogramowanie było gotowe wtedy, kiedy będziemy go najbardziej potrzebowali.”
Źródło: Lawrence Livermore National Laboratory