Videnskabsfolk, der studerer Mars’ måners baner, har fundet beviser for, at den røde planet måske engang har haft ringe – og måske en dag vil have dem igen.
På nuværende tidspunkt har Mars ingen ringe og to små måner: Deimos (12 kilometer i diameter) og Phobos (22 kilometer).
Deimos ligger længere ude og tager lidt mere end en marsdag om at kredse om planeten. Phobos ligger tættere på og suser rundt en gang hver 7,5 time.
Men det har ikke altid været sådan, siger Matija Ćuk fra SETI Institute i Californien. I en stor del af sin historie skulle Mars også have haft markante ringe … plus en række proto-Phobos-måner, der blev dannet og ødelagt i en cyklus, der til sidst producerede den Phobos, vi kender.
Det er en hypotese, der blev foreslået i 2017 af David Minton fra Purdue University og hans kandidatstuderende, Andrew Hesselbrock.
I henhold til denne teori, siger Ćuk, ville den oprindelige proto-Phobos, Deimos og den første ring alle være dannet af materiale, der kredsede om den spæde Mars for milliarder af år siden.
Men det ville ikke have været en stabil situation, fordi gravitationseffekter fra ringmaterialet ville have ændret proto-Phobos’ bane og fået den til at bevæge sig udad.
På samme tid ville materiale fra ringen have bevæget sig indad og støt have regnet ned på Mars. (Deimos, der ligger længere ude, ville ikke være blevet påvirket på samme måde.)
Når ringens materiale var opbrugt, siger Ćuk, ville processen have vendt om, idet gravitationseffekter fra Mars ville have fået proto-Phobos til at begynde at vandre tilbage indad.
I sidste ende ville den være kommet så tæt på, at Mars’ tyngdekraft ville have revet den fra hinanden og skabt en ny ring, hvoraf omkring 20 % ville smelte sammen til en ny proto-Phobos.
Denne proto-Phobos ville så begynde at vandre tilbage udad, mens materialet fra den nye ring igen ville begynde at regne ned på Mars.
Eventuelt ville den anden ring forsvinde, og den nye proto-Phobos ville vende om endnu en gang og vandre tilbage indad – en cyklus, der måske har gentaget sig seks eller syv gange.
“Der er mindre og mindre masse,” siger Ćuk. man har ringe, der varer længere og længere.”
Så vidt er det kun teori. Ćuks brainstorm var at indse, at det måske kunne hænge sammen med et gammelt mysterium om månernes baner.
For årtier siden troede forskerne, at Phobos og Deimos var indfangede asteroider – noget, der gav mening i betragtning af deres lille størrelse og Mars’ nærhed til asteroidebæltet.
Derpå indså man, at fordi deres baner ligger i næsten samme plan som Mars’ ækvator, var det højst usandsynligt, og de må være dannet i kredsløb omkring Mars.
Der var bare ét problem. Deimos’ bane hælder faktisk omkring to grader væk fra dette plan.
Det er lille nok til, at ingen i mange år tænkte meget over det. Men det er ikke det samme som at vide hvorfor.
Det viser sig, at udadgående migration af en gammel proto-Phobos for omkring 2,5 milliarder år siden kunne forklare det, så længe denne proto-Phobos bevægede sig langt nok ud, til at dens bane nåede en “3:1-resonans” med Deimos.
“Det er der, hvor en måne har en tredjedel af Deimos’ baneperiode,” siger Ćuk.
En sådan synkronisering af baner, siger han, kan give stærke interaktioner mellem måner – især når den indre måne bevæger sig udad og skubber den ydre rundt på den helt rigtige måde for at vippe dens bane på den måde, som vi ser for Deimos i dag.
Men det kan kun ske, hvis den indre måne bevæger sig udad gennem resonansen, ” den eneste plausible årsag til udadgående migration er interaktion med en ring”, siger han.
Ćuk’s beregninger viser også, at den udadgående migrerende måne skulle have været omkring 20 gange mere massiv (2.7 gange større i diameter) end den nuværende Phobos – hvilket betyder, at den ikke var Phobos’ umiddelbare forløber (som sandsynligvis kun var omkring fem gange mere massiv), men snarere dens “bedsteforælder”.
Forinden kunne der have været en oldeforælder og muligvis endda en tipoldeforælder, med en oprindelig proto-Phobos, der måske var 100 gange eller mere lige så massiv som den nuværende – hver især ledsaget af stadig større ringe.
Hvad der ville være sket med alt dette ringmateriale, da det faldt ned på Mars, er uklart.
Der ville have været nok af det, siger Minton, til at kollapset af den første af disse ringe kunne have skabt en højderyg på op til et par kilometer, der løb hele vejen rundt om Mars’ ækvator.
Men hvis det er sket, siger han, er der endnu ingen, der har fundet spor af det. Måske er det længe nok siden, at Mars var tilstrækkeligt fugtigere og mere geologisk aktiv til, at alle spor er eroderet væk. Eller måske brød ringpartiklerne op i Mars’ atmosfære og spredte sig som støv over hele planeten.
I mellemtiden bliver Phobos nu trukket tilbage mod Mars så hurtigt, at NASA anslår, at den sandsynligvis vil bryde op inden for de næste 50 millioner år.
På det tidspunkt vil Mars igen have ringe, hvorfra en endnu mindre rest af Phobos måske kan danne sig igen, som en baby-føniks, der endnu en gang opstår fra ruinerne af sin forgænger.
Ćuk præsenterede i denne uge på det virtuelle 236th Meeting of the American Astronomical Society og er hovedforfatter på en artikel, der er accepteret i The Astrophysical Journal Letters. Den er i øjeblikket tilgængelig på pre-print serveren arXiv.