Obrazek wyróżniający: ESA
Deimos to prawie elipsoidalny, naturalny satelita Marsa. Ma 12 kilometrów średnicy, co jest porównywalne z rozmiarami Luksemburga. Krąży w odległości około 24 000 kilometrów od powierzchni planety.
W ciągu ostatnich dekad Deimos został sfotografowany przez kilka sond kosmicznych. Pierwszy raz odwiedzony przez sondę Viking w latach 70. XX wieku, Deimos okazał się znacznie gładszy i bardziej zapylony niż Fobos, drugi księżyc Marsa, który jest gęsto pokryty kraterami i szczelinami.
Zaproponowano kilka źródeł tego regolitu, w tym wymianę materiału wyrzuconego z Fobosem lub Marsem, opad materiału z rozbitego księżyca poprzedzającego oraz długoterminowe procesy lokalne, takie jak ponowna akrecja materiału powierzchniowego. Żaden z tych mechanizmów nie wyjaśnia jednak w pełni obserwowanej skali zjawiska.
Nowe badanie oparte na zdjęciach wykonanych podczas przelotu sondy ESA sugeruje, że mały, zewnętrzny księżyc Marsa został radykalnie przekształcony w wyniku pojedynczego, gwałtownego uderzenia asteroidy. Wyjaśniałoby to jego tajemniczo gładką powierzchnię. Co więcej, topografia Deimosa jest zdominowana przez pojedyncze, duże obniżenie w rejonie bieguna południowego, którego powstanie symulujemy, aby określić właściwości geomechaniczne wnętrza i powierzchni księżyca oraz wyjaśnić pochodzenie i rozmieszczenie jego regolitu.
Mars i Deimos widziane przez kamerę Hery.
Symulacja uderzenia
Odległość Deimosa od planety sprawia, że jest stosunkowo trudny do odwiedzenia przez statki kosmiczne. W marcu 2025 roku misja Hera Europejskiej Agencji Kosmicznej wykonała przelot obok Marsa.
W nowym badaniu wykorzystano oprogramowanie do symulacji uderzeń o wysokiej rozdzielczości, aby spróbować odtworzyć to zdarzenie w sposób, który by odzwierciedlał obecny stan Deimosa. Badaniem kierowała Sabina Raducan z Uniwersytetu w Bernie.
„W tym przypadku stworzyliśmy szczegółowy model kształtu Deimosa składającego się z cząstek SPH (ang. Smoothed Particle Hydrodynamics), wypełniając południową depresję, aby przygotować ją na uderzenie impaktora. Następnie przeprowadziliśmy około stu symulacji – każda trwała około tygodnia – aby poeksperymentować z różnymi masami impaktorów i kątami podejścia.”
W przypadku danego celu, rozmiar krateru zależy przede wszystkim od masy i prędkości obiektu uderzającego, natomiast kształt krateru zależy głównie od miejsca i kąta uderzenia. Wgłębienie na Deimosie nie ma jednoznacznego rozwiązania, ale dla stałej prędkości uderzenia, symulacje zbiegły się w kierunku najlepiej dopasowanego scenariusza.
Okazało się nim uderzenie ukośne, pod kątem około 45 stopni, stosunkowo małej, 320-metrowej asteroidy, która uderzyła w księżyc z dużą prędkością. Zamiast roztrzaskać Deimosa, zderzenie wytworzyło szerokie zagłębienie na jego biegunie południowym, wyrzucając jednocześnie na powierzchnię ogromne ilości materiału.
Przewidywana energia uderzenia i transfer pędu są zgodne z obecną orbitą i obrotem Deimosa, co wskazuje, że taka kolizja mogła nastąpić bez destabilizacji księżyca.
Kadr z symulacji zderzenia.
Skutki zderzenia
Duża część materiału później opadła, tworząc globalną warstwę luźnego regolitu, która pokryła wiele istniejących cech powierzchniowych – w niektórych miejscach sięgając głębokości ponad dwustu metrów.
Sabina Raducan wyjaśnia:
„Nasza symulacja jest zgodna ze wzorcami jasności obserwowanymi na powierzchni księżyca, związanymi ze stopniową migracją regolitu, który zachowuje się bardziej jak luźno upakowany pył niż coś bardziej spójnego. To samo dotyczy sposobu, w jaki południowa dolina uległa następnie wygładzeniu, zamiast zachować ostry krater”.
Przemieszczenie regolitu Deimosa.
Wgląd we wnętrze Deimosa
Obecność kraterów sprzed uderzenia sugeruje, że Deimos jest z natury stosunkowo kruchy. Fale uderzeniowe rozchodziłyby się po ciele o większej masie, niszcząc lub zacierając starsze struktury. Ich przetrwanie wskazuje na bardzo porowatą, spękaną strukturę wnętrza, która skutecznie stłumiła siły uderzenia do skali subkatastrofalnej.
Michael Kueppers, naukowiec projektu Hera w ESA, komentuje:
„Ta symulacja sugeruje zatem, że Deimos jest ciałem stanowiącym skupisko luźno związanego materiału, podobnie jak wiele asteroid. Nie oznacza to jednak, że księżyc jest przechwyconą asteroidą – mógł powstać z materiału wyrzuconego z Marsa w wyniku uderzeń na powierzchni.”
Przyszłe misje kosmiczne
Chociaż alternatywne wyjaśnienia gładkiej powierzchni Deimosa i południowego obniżenia pozostają możliwe, badanie to oferuje ujednolicone wyjaśnienie obu tych cech i przedstawia praktyczne przewidywania, które można przetestować w przyszłych misjach kosmicznych, począwszy od misji Martian Moons eXploration (MMX) agencji JAXA na oba księżyce Marsa, której start planowany jest na jesień tego roku.
Model SPH wcześniej był także wykorzystany do symulacji przeprowadzonych na potrzeby misji DART, zaprojektowanej po to, aby sprawdzić, czy ludzkość jest w stanie zmienić tory lotów asteroid. Sonda, uderzając w Dimorphosa, mogła spowodować całkowite odkształcenie tej asteroidy. Prawdziwość tej prognozy zostanie potwierdzona jesienią przez sondę Hera Europejskiej Agencji Kosmicznej, która dotrze do Dimorphosa, aby przeprowadzić dokładne dochodzenie na miejscu katastrofy.
Korekta – Adam Piznal
