Кратер Стікні на Фобосі: що гравітація супутника Марса розповідає про його походження

Фобос, внутрішній із двох супутників Марса, має середній діаметр 22,2 кілометра, але обертається навколо планети дуже швидко: повний оберт триває близько 7 годин 39 хвилин. Попри скромні розміри, це тіло може мати складнішу будову, ніж просто уламок породи на орбіті. Планетологи десятиліттями сперечаються про його походження.

Є дві основні версії. Перша: Фобос утворився з матеріалу, викинутого в навколопланетний простір після зіткнення Марса з великим космічним тілом. З цього матеріалу спершу сформувався диск, а згодом могли виникнути Фобос і Деймос. Друга: обидва супутники — захоплені гравітацією Марса астероїди. На користь цього свідчать спектральні характеристики супутників і моделі їхнього можливого захоплення.

Відповідь може бути не на поверхні, а всередині Фобоса. Тому дослідники вивчають його гравітаційне поле, рух і розподіл маси, а особливу увагу приділяють кратеру Стікні — найбільшому ударному кратеру на супутнику діаметром близько 9 кілометрів. За словами Бенджаміна Хазера, докторанта з планетології в Університеті Бундесверу в Мюнхені, дослідження Стікні може допомогти визначити походження супутника.

Якщо Фобос справді склався з уламків після гігантського удару по Марсу, то зіткнення, яке створило Стікні, могло статися приблизно 4,2 мільярда років тому. Якщо ж це захоплений астероїд, кратер міг утворитися значно пізніше — близько 2,6 мільярда років тому.

У дослідженні Хазера та Томаса Андерта, опублікованому 2026 року в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, розглядається можлива пориста структура Фобоса. За сучасними оцінками, всередині супутника може бути навіть водяний лід. Дослідники припускають, що під Стікні може лежати концентрована ділянка щільнішого матеріалу, яка виникла безпосередньо під час удару.

Сам кратер ставить окрему загадку. Зіткнення, достатнє для утворення 9-кілометрової западини, мало б завдати величезної шкоди такому малому тілу — постає питання, як Фобос це пережив. Хазер припускає, що поясненням може бути дуже низька й відносно однорідна щільність супутника: у такому разі Фобос міг поводитися подібно до губки, яка поглинає частину енергії удару.

"Можна припустити, що такий удар мав би розколоти Фобос, якби він не мав дуже низької однорідної щільності, подібної до губки, яка здатна поглинути такий удар", — каже дослідник.

Утім, зіткнення означало б не лише механічне руйнування. "У районі удару мала виникнути дуже висока температура, яка розплавила та стиснула породу під ним", — зазначає Хазер. Якщо частина породи справді розплавилася й ущільнилася, під Стікні міг залишитися щільніший матеріал. Він мав би впливати на гравітаційне поле супутника, хоч цей сигнал буде надзвичайно слабким.

Зовнішній вигляд Фобоса нагадує так звані астероїди типу "купа уламків" — тіла, що складаються з безлічі окремих фрагментів породи, утримуваних переважно слабкою гравітацією. Це теж залишає простір для версії із захопленим астероїдом. Водночас жодна з гіпотез поки не пояснює всі властивості Фобоса одночасно: вченим треба узгодити в одній моделі його форму, сучасне гравітаційне поле, середню щільність, спектральні характеристики та зміни орбіти. Завдання ускладнюють украй нерегулярна форма супутника і його близькість до Марса.

Саме тому дослідники моделюють, як ущільнена маса під Стікні могла б впливати на гравітаційний сигнал Фобоса, його моменти інерції та амплітуду лібрації — коливань і "хитання" супутника під час руху. Навіть дуже невеликі зміни цих параметрів можуть нести інформацію про розподіл речовини всередині тіла.

Орбіта Фобоса постійно змінюється: супутник перебуває дуже близько до Марса і поступово втрачає висоту. У далекому майбутньому це завершиться його руйнуванням або падінням на планету. "Орбіта Фобоса динамічно дуже особлива — він перебуває дуже близько до Марса, повільно рухається по спіралі всередину і зрештою буде зруйнований або зіткнеться з Марсом", — пояснює Хазер. Тож Фобос — не лише архів подій мільярднолітньої давнини, а й геофізична система, що активно еволюціонує зараз.

Найважливішу можливість дослідити супутник безпосередньо може дати японська місія Martian Moons Exploration (MMX), запуск якої заплановано на кінець 2026 року. Апарат має вивчати Фобос, зібрати матеріал з його поверхні та доставити зразки на Землю. Операції поблизу супутника будуть складними: стабільної орбіти у звичному розумінні там немає, адже власна гравітація Фобоса дуже слабка, а поруч — значно масивніший Марс. "Гравітаційне поле Фобоса значно перекривається гравітаційним полем Марса", — каже Хазер.

MMX використовуватиме дві системи відбору. Один пробовідбірник зможе брати зразки з глибини до 2 сантиметрів. Другу систему надає NASA: пневматичний пристрій спрямовуватиме стиснений газ на поверхню, щоб підняти частинки й зібрати їх у спеціальний контейнер. За планом, капсула зі зразками повернеться на Землю приблизно до середини 2031 року.

Саме фізичний матеріал із Фобоса має доповнити дані про його гравітацію, рух і внутрішню будову. Це дасть змогу перевірити, яка версія походження супутника краще відповідає доказам: захоплений астероїд, уламки після гігантського удару по Марсу чи складніший сценарій, у якому поєднуються елементи обох гіпотез. Поки головна загадка залишається відкритою: важливо не лише встановити склад Фобоса, а й зрозуміти, яка внутрішня структура могла б одночасно пояснити його форму, щільність, гравітацію, орбіту та історію кратера Стікні.