A Mars holdjainak pályáját tanulmányozó tudósok bizonyítékot találtak arra, hogy a vörös bolygónak valaha gyűrűi lehettek – és egy nap talán újra lesznek.
A Marsnak jelenleg nincsenek gyűrűi és két kis holdja van: A Deimos (12 kilométer átmérőjű) és a Phobos (22 kilométer átmérőjű).
A Deimos távolabb fekszik, és valamivel több mint egy marsi nap alatt kerüli meg a bolygót. A Phobos közelebb fekszik, és 7,5 óránként egyszer kerüli meg a Marsot.
De ez nem volt mindig így, mondja Matija Ćuk, a kaliforniai SETI Intézet munkatársa. Történelmének nagy részében a Marsnak kiemelkedő gyűrűi is lehettek… plusz egy sor protofobosz hold, amelyek egy olyan ciklusban keletkeztek és pusztultak el, amely végül létrehozta az általunk ismert Phoboszt.
Ezt a hipotézist 2017-ben David Minton a Purdue Egyetemről és végzős diákja, Andrew Hesselbrock vetette fel.
Ez az elmélet szerint Ćuk szerint a kezdeti proto-Phobosz, a Deimosz és az első gyűrű mind a csecsemő Mars körül keringő anyagból alakult volna ki évmilliárdokkal ezelőtt.
De ez nem lett volna stabil helyzet, mert a gyűrű anyagából származó gravitációs hatások megváltoztatták volna a proto-Phobos pályáját, ami miatt az kifelé vándorolt volna.
A gyűrűből származó anyag ugyanakkor befelé mozdult volna, és folyamatosan zúdult volna a Marsra. (A távolabb fekvő Deimoszra nem hatott volna ugyanez a hatás.)
Amikor a gyűrű anyaga kimerült, Ćuk szerint a folyamat megfordult, és a Mars gravitációs hatása miatt a protofobosz elkezdett volna visszavándorolni befelé.
Végül olyan közel került volna, hogy a marsi gravitáció szétszakította volna, és egy új gyűrűt hozott volna létre, amelynek körülbelül 20%-a egy új proto-Phobosszá olvadt volna össze.
Ez a proto-Phobos ezután elkezdene visszavándorolni kifelé, miközben az új gyűrűből származó anyag ismét elkezdene záporozni a Marsra.
A második gyűrű végül feloszlana, az új proto-phobosz pedig ismét megfordulna, és visszavándorolna befelé – ez a ciklus hatszor vagy hétszer ismétlődhetett volna meg.”
“egyre kevesebb a tömeg”, mondja Ćuk. “Egyre hosszabb ideig tartó gyűrűink vannak.”
Egyelőre ez csak elmélet. Ćuk agymenése az volt, hogy rájött, ez összefügghet a holdak pályájával kapcsolatos régi rejtéllyel.
Tíz évvel ezelőtt a tudósok úgy gondolták, hogy a Phobos és a Deimos befogott aszteroidák – ami kis méretük és a Marsnak az aszteroidaövhöz való közelsége miatt logikusnak tűnt.
Aztán rájöttek, hogy mivel a pályájuk majdnem egy síkban fekszik a Mars egyenlítőjével, ez nagyon valószínűtlen, és a Mars körüli pályán kellett kialakulniuk.
Ezzel csak egy probléma volt. A Deimos pályája valójában körülbelül két fokkal dől el ettől a síktól.
Ez elég kicsi ahhoz, hogy sok éven át senki sem gondolt rá sokat. De ez nem ugyanaz, mint tudni, hogy miért.
Kiderült, hogy egy ősi proto-Phobos kifelé vándorlása, körülbelül 2,5 milliárd évvel ezelőtt, magyarázatot adhat erre, amennyiben ez a proto-Phobos elég messzire vándorolt ahhoz, hogy a pályája elérje a Deimosszal a “3:1 rezonanciát”.
“Ez az, amikor egy holdnak egyharmada a Deimosz keringési idejének” – mondja Ćuk.
Egy ilyen pályaszinkronizáció, mondja, erős kölcsönhatásokat eredményezhet a holdak között – különösen, ha a belső hold kifelé mozog, és éppen a megfelelő módon tolja a külső holdat, hogy a Deimos pályáját olyan módon billentse, ahogyan azt ma látjuk.
De ez csak akkor történhet meg, ha a belső hold a rezonancián keresztül kifelé mozog, ” a kifelé vándorlás egyetlen hihető oka a gyűrűvel való kölcsönhatás” – mondja.”
Ćuk számításai azt is mutatják, hogy a kifelé vándorló holdnak körülbelül hússzor nagyobb tömegűnek kellett volna lennie (2.7-szer nagyobb átmérőjű), mint a jelenlegi Phobos – vagyis nem a Phobos közvetlen elődje volt (amely valószínűleg csak körülbelül ötször nagyobb tömegű volt), hanem inkább a “nagyszülője”.
Ezelőtt lehetett egy dédnagyszülő, sőt talán még egy üknagyszülő is, egy kezdeti proto-Phobosszal, amely 100-szor vagy még többször nagyobb tömegű lehetett, mint a mai – mindegyikhez egyre nagyobb gyűrűk társultak.
Az, hogy mi történt volna a gyűrűk anyagával, amikor a Marsra hullott, nem világos.
Minton szerint elég lehetett belőle ahhoz, hogy az első ilyen gyűrű összeomlása akár néhány kilométer magas gerincet is létrehozhatott volna, amely végigfutott volna a Mars egyenlítőjén.
De ha ez meg is történt, azt mondja, ennek még senki sem talált nyomát. Talán elég régen volt ahhoz, hogy a Mars kellően nedvesebb és geológiailag aktívabb legyen ahhoz, hogy minden nyoma elmosódott. Vagy talán a gyűrű részecskéi felbomlottak a marsi légkörben, és szétszóródtak, mint a por, szerte a bolygón.
Mindeközben a Phobos most elég gyorsan húzódik vissza a Mars felé, hogy a NASA becslése szerint valószínűleg a következő 50 millió évben felbomlik.
A Marsnak ekkor ismét lesznek gyűrűi, amelyekből egy még kisebb maradvány, a Phobos újjáalakulhat, mint egy főnixbaba, amely ismét elődje romjaiból emelkedik ki.”
Ćuk ezen a héten tartott előadást az Amerikai Csillagászati Társaság virtuális 236. ülésén, és ő a vezető szerzője a The Astrophysical Journal Letters című folyóiratba elfogadott tanulmánynak. A cikk jelenleg az arXiv.
pre-print szerveren érhető el.