Моделювання показало як один удар астероїда переформував Деймос

Один потужний, але не руйнівний удар астероїда, ймовірно, сформував велику південну западину на Деймосі та вкрив майже всю поверхню цього марсіанського місяця товстим шаром уламків. До такого висновку дійшла міжнародна команда, очолювана Університетом Берна, поєднавши високодетальні комп’ютерні моделі з новими спостереженнями апарата Hera Європейського космічного агентства, про що повідомляє видання SciTechDaily.

Результати свідчать, що один зіткнення може одночасно пояснити і велику западину поблизу південного полюса Деймоса, і незвично гладку, вкрита пилом поверхню. Моделі також показують, що супутник вижив завдяки слабкій, пористій внутрішній будові, яка частково «поглинула» енергію удару.

Чому Деймос так не схожий на Фобос

Деймос — менший і віддаленіший із двох місяців Марса. Він має овальну форму та помітну западину біля південного полюса. Його поверхня разюче відрізняється від поверхні іншого марсіанського супутника, Фобоса: якщо Фобос густо вкритий кратерами та тріщинами, то Деймос виглядає значно гладкішим.

Цю гладкість забезпечує шар пухкого матеріалу — пилу, уламків порід та дрібного каміння, який називають реголітом. Попри десятиліття зйомок Деймоса космічними апаратами, залишалося незрозумілим, як утворилася південна западина і звідки взявся настільки поширений реголіт.

Нове дослідження під керівництвом докторки Сабіни Радукен (Sabina Raducan) пропонує єдиний сценарій, що пояснює обидві загадки. У роботі брали участь науковці з кількох установ, зокрема Обсерваторії Лазурного Берега, Університету Аризони та Токійського університету.

Як моделювали давнє зіткнення

Команда використала високороздільні симуляції, створені за допомогою коду «Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)», розробленого в Університеті Берна для моделювання зіткнень астероїдів, комет і планет. У таких моделях об’єкти подаються як мільйони частинок, а дослідники змінюють параметри — гравітацію, густину, міцність матеріалу, швидкість та кут удару — і спостерігають, як розвивається зіткнення.

Той самий підхід раніше застосовували для моделювання удару апарата NASA DART по астероїду Діморфос. За словами Сабіни Радукен, код працює на високопродуктивному обчислювальному кластері й належить до небагатьох інструментів, здатних виконувати подібні розрахунки.

Дослідники програли близько сотні сценаріїв, змінюючи розмір і швидкість тіла, що врізається, кут зіткнення та припущення про внутрішню будову Деймоса. Кожна симуляція тривала приблизно тиждень. Потім результати порівняли з даними, отриманими апаратом Hera під час прольоту повз Деймос.

Основна місія Hera — вивчити наслідки удару DART по Діморфосу та оцінити, наскільки ефективно зіткнення космічного апарата може змінити траєкторію астероїда. У березні 2025 року Hera виконала гравітаційний маневр біля Марса, і тоді ж апарат уперше з близької відстані детально спостерігав Деймос.

Один удар — дві головні особливості

Найкраще з даними Hera збігся сценарій, у якому астероїд діаметром близько 320 метрів врізався в Деймос під кутом приблизно 45 градусів. Такий удар відтворює розміри та форму спостережуваної південної западини й водночас пояснює розподіл реголіту.

За моделлю, зіткнення викинуло величезні об’єми матеріалу по всій поверхні місяця, поховавши давніші структури під товстим шаром уламків. У деяких ділянках товщина цього шару може перевищувати 200 метрів.

Співавтор Мартін Юці (Martin Jutzi) з Університету Берна зазначає, що одна подія виявилася достатньо потужною, щоб вирішально змінити ландшафт Деймоса, але не настільки сильною, щоб повністю його розірвати. Збіг між симуляціями та спостереженнями також вказує на дуже слабкий зовнішній шар і високу пористість надр супутника.

Саме така «рихла» структура, ймовірно, допомогла Деймосу витримати удар, який при цьому розкидав уламки майже по всій його поверхні. За фізичними властивостями Деймос більше нагадує так звані «купчасті» астероїди, що складаються з гравітаційно зв’язаних уламків, а не суцільної брили.

Водночас це не означає, що Деймос обов’язково є колишнім астероїдом. Він міг утворитися і з матеріалу, викинутого під час великих ударів по самому Марсу.

Що перевірять майбутні місії

Інші пояснення гладкої поверхні Деймоса та його південної западини все ще можливі, але нова робота пропонує єдиний сценарій, який узгоджено описує обидві особливості. Вона також дає конкретні прогнози, які можна буде перевірити під час наступних місій.

Японське агентство JAXA готує місію Martian Moons eXploration (MMX), запуск якої заплановано на 2026 рік. MMX має детально дослідити обидва марсіанські місяці та повернути зразки ґрунту Фобоса на Землю.

Автори дослідження підкреслюють, що їхні моделі задають для MMX важливі орієнтири: очікувану товщину й розподіл шару реголіту на Деймосі, а також механічні властивості його матеріалу. Це допоможе краще спланувати роботу приладів і підготуватися до забору зразків, коли апарат наблизиться до марсіанських супутників.