Восемь лун четвертой планеты

antihydrogen — 23.04.2023 Научно-фантастический сеттинг «Эпоха послелуния»

Основное место действия - четвертая планета некоей звездной системы. По легендам, предки ее обитателей умели путешествовать между звезд. Еще они построили огромные каналы, по которым вода из северного океана доставлялась в циклопические города на экваторе.

Но после падения Большой Луны эти города и каналы захоронены под толстым слоем лунной пыли. Небо же теперь пересекает огромное кольцо.

Часть жителей четвертой планеты переселились в джунгли и болота второй планеты, где многомесячный дождь сменяется многомесячной ночью.

На покрытой океанами третьей планете не выживает ничего, кроме примитивных водорослей. Через маленькие континенты каждые несколько часов перекатываются громадные приливные волны, а весь образующийся дыхательный газ тут же поглощается водой океанов, зеленой от химикатов, выбрасываемых многочисленным подводными вулканами.

Мудрецы четвертой планеты предсказывают, что когда-нибудь небесное кольцо исчезнет, и появится Новая Луна. Но две гигантские внешние планеты системы вошли в резонанс, и последствия этого грозят уничтожить жизнь полностью …

---

Читатель должен догадаться, что дело происходит в древней Солнечной системе примерно 4.1 миллиарда лет назад. И единственное настоящее фантастическое допущение здесь — что она была тогда колонизирована прилетевшими от другой звезды пришельцами, все почти все следы деятельности которых были затем уничтожены Поздней Тяжелой Бомбардировкой. Кроме заселенных инопланетянами в земные океаны микроорганизмов.

Марс в начальный период своего существования, в Нойский период, скорее всего имел плотную атмосферу и возможно даже океан с жидкой водой.

На Венере, если она уже в то время медленно вращалась, могли существовать моря, впоследствии выпарившиеся из-за катастрофического парникового разогрева, вызванного увеличением светимости Солнца в последующие миллиарды лет.

Земля же наоборот вращалась быстро, а Луна была близка к ней, так что приливы были велики. Вода же океанов тогда была насыщена солями двухвалентного железа, которое связывается с кислородом с образованием трехвалентного железа.

Но текст выше — подводка к рассказу о интересной гипотезе возникновения спутников Марса. Их происхождение — одна из загадок нашей системы.

Радиус орбиты Фобоса в настоящее время довольно быстро уменьшается, и максимум через 70 млн. лет он войдет внутрь предела Роша и будет разорван. Это связано с тем, что его орбита ниже ареосинхронной, то есть он обращается вокруг планеты быстрее, чем она вращается, и приливные силы его тормозят.

Вышеуказанный срок уничтожения Фобоса весьма мал по сравнению со временем существования Марса. Такое соотношение возможно, если Фобос сформировался чуть ниже ареосинхронной орбиты. В этом случае сначала он снижался очень медленно, так что мог «дожить» до настоящего времени, даже если сформировался вскоре после образования Марса. Но это порождает загадку уже с орбитой Деймоса. На орбите, близкой к синхронной Фобос был бы близок к резонансу периодов обращений 2:1 с Деймосом, что раскачало бы орбиту последнего, сделав ее сильно эллиптичной.

Если же спутники Марса - это сравнительно недавно захваченные астероиды (например путем разрыва пролетных двойных астероидов) — почему у них такие круглые орбиты, находящиеся в плоскости экватора планеты?

Все эти загадки можно разрешить, если предположить, что Фобос молод и возник из материалов ранее существовавшего более крупного спутника, который прошел тот же путь медленного падения на Марс, что Фобос проделывает сейчас. И этот спутник тоже был не первым.

Для понимания механизма процесса нужно различать пределы Роша для жидких и твердых тел. Оба соответствуют расстояниям, когда приливные силы планеты превышают собственную гравитацию спутника, но первый — в случае, если спутник способен свободно растягиваться, так что превышение наступает при меньших приливных силах, чем в случае, когда спутник до разрыва сохраняет свои размеры. Предел Роша для жидкого спутника (ПРЖ) находится на расстоянии 3.2 радиуса Марса от его центра, предел Роша для твердого (ПРТ) — на 1.6 радиуса, ареосинхронная орбита — на 6 радиусах. Внутри ПРЖ спутник не может собраться из мелких частиц. Yо готовый спутник, если он достаточно прочен, может войти внутрь него и даже внутри ПРТ, не разрушившись.

Гипотеза циклов спутник-кольцо

Гипотеза заключается в том, что Фобос возник гораздо позднее формирования Марса, из материала кольца, которое в свою очередь возникло из ранее существовавшего гораздо более крупного спутника, после того как тот за счет приливного взаимодействия опустился ниже ПРТ и был разорван. Материал кольца на 80% выпал на Марс, но часть его медленно расползлось выше, до ПРЖ, над которым и сконденсировалось в Фобос. После чего орбита Фобоса некоторое время поднималась за счет взаимодействия с остатками кольца, и только после окончательного их рассеивания начала опускаться за счет взаимодействия с Марсом.

И таких циклов спутник-кольцо было несколько. Сколько именно — зависит от того, на каком расстоянии от Марса разрывались спутники (это зависит от их прочности, которая не известна). Если предполагать, что спутники довольно прочные, не деформировались, так что могли заходить внутрь ПРЖ, и разрывались только на высоте ПРТ, то до возникновения Фобоса последовательно возникло и уничтожилось шесть его предшественников.

Началось все с того, что после удара тела диаметром 2000 км о Марс вскоре после его формирования образовался обломочный диск, из которого сформировались Деймос выше ареосинхронной орбиты и гораздо более крупный протопрото-...-протоФобос, диаметром 500 км, ниже ареосинхронной орбиты.

Деймос первоначально был в резонансе 3:1 с первичным спутником, и был поднят на современную орбиту за счет приливного взаимодействия с ним, в то время как первичный спутник поднимался за счет взаимодействия с остатками породившего его кольца.

Первичный спутник просуществовал порядка 100 млн. лет после образования. После его разрушения в течении 300 тыс. л. на поверхность Марса сыпались его обломки, суммарного объема которых было достаточно для создания 2 км слоя осадков в поясе шириной 20 градусов у экватора Марса. Спустя еще порядка 100 млн. лет выше ПРЖ сформировался новый спутник.

Каждый следующий спутник был в 5 раз менее массивным и имел примерно в 1.7 раз меньший диаметр, а период существования кольца до его формирования был более продолжительным. Собственно говоря, получается, что подавляющую часть своей истории Марс был планетой с кольцом.


Формирование Фобоса: a) кольцо (и Деймос в 7 радиусах Марса); b) выше ПРЖ формируется протоФобос; c) после исчезновения кольца спутник начинает тормозится за счет приливного взаимодействия с Марсом и приближаться к нему; d) спутник достигает ПРТ и разрывается на части; e) формируется сначала новое кольцо, а потом и Фобос; f) Фобос начинает тормозиться и приближается к Марсу.

ПротоФобос - диаметром 40 км, разрушился 2.5 млрд. л. назад, и оставил 15 см осадков (если они выпадали в поясе шириной 20 градусов у экватора Марса). Фобос возник всего 200 млн. лет. назад, когда остатки внешней части кольца наконец добрались до ПРЖ.

Проверить вышеописанную гипотезу можно путем анализа вещества Фобоса и Деймоса: если она верна, то Фобос гораздо моложе Деймоса.

Фобос войдет внутрь предела Роша для твердых тел спустя 70 млн. лет. Материал возникшего кольца будет диффундировать до ПРЖ целых 8 миллиардов лет, после чего возникнет новый, восьмой по счету спутник (но это конечно в случае, если кольцо не сдует солнечным ветром, когда Солнце превратится в красный гигант через 7.5 млрд. лет). Спутник будет примерно размером с Деймос.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Архив