Fobos ima krater koji izgleda prevelik za tako mali svijet

Fobos, bliži od dva Marsova mjeseca, na svojoj površini nosi krater širok oko devet kilometara. Novi modeli pokazuju da se ispod tog golemog ožiljka možda krije trag koji bi mogao pomoći riješiti jedno od najdugovječnijih pitanja u planetarnoj znanosti: je li Fobos zarobljeni asteroid ili ostatak davnog sudara s Marsom?

Mali mjesec s prevelikim kraterom

Fobos je među neobičnijim tijelima u Sunčevu sustavu. Malen je, nepravilnog oblika i toliko blizu Marsu da oko planeta kruži za samo 7 sati i 39 minuta. Prosječni promjer iznosi mu 22,2 kilometra, pa više nalikuje asteroidu nego velikim mjesecima kakve poznajemo oko Jupitera ili Saturna.

Na njegovoj površini nalazi se Stickney, krater koji je teško promatrati kao običan površinski trag. Širok je oko devet kilometara, gotovo pola promjera samog Fobosa. Na tako malom tijelu to je golem udarni ožiljak. Da je Fobos kompaktna stijena, udar koji je stvorio Stickney mogao ga je teško oštetiti ili čak uništiti.

Zbog toga Stickney danas privlači posebnu pozornost. Krater možda ne svjedoči samo o jednom davnom sudaru, nego i o građi Fobosove unutrašnjosti. Ako se ispod njega nalazi područje materijala veće gustoće, nastalo pod silinom udara, njegov bi se trag mogao prepoznati u slabom gravitacijskom polju Marsova mjeseca.

Tu mogućnost istražuju Benjamin Haser, doktorand planetarne znanosti na Sveučilištu Bundeswehra u Münchenu, i Thomas Andert. U radu objavljenom u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society te u izlaganju predstavljenom na Generalnoj skupštini Europske geoznanstvene unije u Beču, autori su modelirali kako bi se gušća nakupina materijala ispod Stickneyja mogla odraziti na mjerljive geofizičke značajke Fobosa.

Fobos se opire jednostavnom objašnjenju

Podrijetlo Fobosa desetljećima je otvoren problem. U raspravi se najčešće spominju dva scenarija, ali nijedan ne objašnjava sve što danas znamo o tom neobičnom Marsovu mjesecu.

Prema prvom scenariju, Fobos je nekoć bio asteroid koji je Mars naknadno zarobio svojom gravitacijom. Tome u prilog ide njegov izgled: tamna površina, nepravilan oblik i vjerojatno vrlo porozna unutrašnjost. Fobos bi mogao biti građen poput nakupine slabo povezanih krhotina, što bi pomoglo objasniti kako je preživio udar koji je stvorio Stickney.

Drugi scenarij vodi u ranu povijest Marsa. Prema toj mogućnosti, golemi udar u mladi planet izbacio je materijal u orbitu, gdje se iz diska krhotina postupno oblikovao sustav dvaju malih mjeseca, Fobosa i Deimosa.

Oba tumačenja imaju slabosti. Asteroidno podrijetlo dobro se uklapa u izgled Fobosa i neka njegova spektroskopska svojstva, ali teže objašnjava njegovu današnju orbitu. Nastanak iz materijala izbačenog udarom bolje se slaže s orbitalnom slikom, ali tada ostaje pitanje zašto Fobos toliko nalikuje asteroidnom tijelu.

Zbog toga je njegova unutrašnjost presudna. Ako je Fobos izrazito porozan, ako sadrži vodeni led ili područja povećane gustoće, sama površina neće biti dovoljna za razumijevanje njegove prošlosti. Jedan od najvažnijih tragova mogao bi se nalaziti ispod kratera Stickney

Ispod Stickneyja možda se krije sabijena masa

Udar koji je stvorio Stickney morao je osloboditi golemu količinu energije u odnosu na veličinu Fobosa. Na mjestu udara nastali su visoki tlakovi i temperature, pa je materijal ispod kratera mogao postati gušći od okolne unutrašnjosti.

Ako takvo područje postoji, moglo bi ostaviti slab trag u nekoliko mjerljivih svojstava Fobosa. Znanstvenike posebno zanimaju sitne razlike u gravitacijskom polju, momentima tromosti i libraciji. Libracija je lagano periodično odstupanje u rotaciji tijela, svojevrsno titranje koje se može pratiti dok Fobos kruži oko Marsa.

Kod većih tijela takvi se signali lakše izgube u složenijoj slici. Kod Fobosa bi mogli imati puno veću težinu. Mjesec je malen, nepravilnog oblika i nalazi se toliko blizu Marsu da njegovo slabo gravitacijsko polje snažno prekriva gravitacija planeta. Zbog toga su mjerenja iznimno zahtjevna, ali upravo ona mogu otkriti što se krije ispod površine.

Važna je i moguća dob samog udara. Ako je Fobos nastao iz krhotina nakon velikog sudara s Marsom, Stickney bi mogao biti star oko 4,2 milijarde godina. Ako je Fobos zarobljeni asteroid, udar koji je stvorio krater mogao bi biti znatno mlađi, star oko 2,6 milijardi godina.

Ta razlika mijenja tumačenje cijele priče. U jednom scenariju Stickney pripada najranijoj povijesti Fobosa. U drugom je riječ o mlađem ožiljku na tijelu koje je Mars uhvatio tek nakon njegova nastanka.

Japanska misija mogla bi donijeti prve uzorke Fobosa

Rasprava o podrijetlu Fobosa uskoro bi mogla dobiti podatke kakve znanstvenici dosad nisu imali. Japanska misija Martian Moons eXploration, poznata kao MMX, trebala bi istražiti Fobos i Deimos, prikupiti uzorke s Fobosove površine i vratiti ih na Zemlju.

Prema sadašnjem planu, lansiranje misije očekuje se krajem 2026. godine, a povratak uzoraka sredinom 2031. godine. Letjelica će raditi u iznimno zahtjevnom gravitacijskom okruženju. Fobos ima vrlo slabu gravitaciju, dok Marsovo gravitacijsko polje snažno oblikuje prostor oko njega. Zbog toga oko Fobosa nema stabilne orbite u uobičajenom smislu, pa će se letjelica morati kretati pažljivo odabranom putanjom.

MMX bi trebao prikupiti materijal s površine pomoću dvaju sustava. Jedan će uzeti uzorak iz površinskog sloja, do dubine od oko dva centimetra. Drugi, pneumatski sustav razvijen uz NASA-in doprinos, koristit će plin pod tlakom kako bi podigao čestice regolita i usmjerio ih u spremnik.

Ako uzorci stignu na Zemlju, Fobos će se prvi put moći proučavati izravno u laboratoriju. Kemijski sastav, struktura zrna i tragovi udarnih procesa mogli bi pokazati potječe li od asteroidnog materijala, od krhotina izbačenih s Marsa ili iz složenije povijesti koja povezuje oba scenarija.

Fobos se u međuvremenu polako približava Marsu. U dalekoj budućnosti mogao bi se raspasti pod djelovanjem plimnih sila ili pasti na planet. Stickney zato ostaje najvažniji trag na njegovoj površini: golemi krater koji možda čuva odgovor na pitanje je li Mars zarobio asteroid ili oko sebe nosi ostatak vlastite rane povijesti.

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.