Международная группа исследователей под руководством Бернского университета пришла к выводу, что один удар астероида мог кардинально изменить облик Деймоса — меньшей из двух лун Марса — и сформировать его необычно гладкую пылевую поверхность. Ученые объединили высокодетальные компьютерные симуляции с новыми наблюдениями, полученными с европейского космического аппарата Hera. Согласно результатам, единственное столкновение способно объяснить одновременно крупную впадину вблизи южного полюса Деймоса и рыхлый слой обломков, покрывающий большую часть этого небесного тела.
Эта работа стала первым научным исследованием, в котором использованы данные, собранные во время пролета Hera мимо Деймоса. Полученные результаты могут помочь в подготовке будущих миссий, включая японскую Martian Moons eXploration (MMX), которую готовит Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA). Деймос — меньшая и более удаленная от Марса луна, имеющая овальную форму и заметное углубление у южного полюса. Его поверхность сильно отличается от поверхности Фобоса: второй спутник Марса испещрен кратерами, тогда как Деймос выглядит значительно ровнее из-за слоя рыхлой пыли, раздробленных пород и другого обломочного материала, который ученые называют реголитом.
Хотя космические аппараты десятилетиями фотографировали Деймос во все возрастающих деталях, происхождение южной впадины и широко распространенного реголита оставалось неясным. Новое исследование под руководством доктора Сабины Радуцан предлагает объяснение обеих загадок. В работе участвовали специалисты из Обсерватории Лазурного берега, Университета Аризоны и Токийского университета. Радуцан работала в отделении космических исследований и планетарных наук Физического института Бернского университета до октября 2025 года, а сейчас занимает должность менеджера научных программ в Международном институте космических наук и является старшим научным сотрудником Свободного университета Брюсселя.
Используя высокодетальные симуляции на основе кода Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), команда установила, что южная полярная впадина, скорее всего, возникла в результате одиночного удара астероида — достаточно мощного, но не настолько разрушительного, чтобы разорвать Деймос на части. То же столкновение, вероятно, породило и реголит, который сейчас покрывает луну. Исследование опубликовано в журнале Nature Astronomy и стало первой научной публикацией, включающей данные, полученные при близком пролете Hera мимо Деймоса. Сам аппарат Hera сейчас направляется к астероидному спутнику Диморф.
Чтобы проверить различные сценарии удара, исследователи применили код Bern SPH — систему, разрабатываемую в Бернском университете около двух десятилетий для моделирования столкновений астероидов, комет и планет. Программа представляет сталкивающиеся объекты в виде миллионов отдельных частиц, что позволяет менять гравитацию, плотность, прочность материала, скорость и угол удара. Ранее этот же подход использовался для моделирования удара аппарата NASA DART по астероиду Диморф. «Код работает на высокопроизводительном вычислительном кластере здесь, в Бернском университете, и является одним из немногих, способных выполнять такого рода симуляции», — поясняет руководитель исследования Сабина Радуцан, которая также является сопредседателем рабочей группы по физике удара миссии Hera Европейского космического агентства.
Команда провела множество сценариев, меняя размер и скорость ударника, угол столкновения и предположения о внутренней структуре Деймоса. «Мы выполнили около ста симуляций — каждая занимала примерно неделю», — отмечает Радуцан. Затем результаты сравнили с наблюдениями аппарата Hera. Основная задача Hera — изучение последствий удара NASA DART по Диморфу, который был нанесен намеренно для проверки возможности изменения траектории астероида и в перспективе защиты Земли от опасных объектов. В марте 2025 года Hera пролетела мимо Марса для гравитационного маневра, и во время этого сближения аппарат также наблюдал Деймос с близкого расстояния.
Симуляции наиболее убедительно указали на один конкретный сценарий: астероид диаметром около 320 метров ударил Деймос под углом 45 градусов. Такое столкновение воспроизводит размер и форму южной впадины, а также объясняет широкое распространение реголита. Удар выбросил огромные массы материала по всей луне, погребя более старые детали рельефа под слоями обломков, местами толщиной более двухсот метров. «Наша симуляция показывает, что одного удара было достаточно, чтобы решительно сформировать нынешний ландшафт Деймоса, — объясняет соавтор Мартин Ютци из отделения космических исследований и планетарных наук Бернского университета, также сопредседатель рабочей группы по физике удара миссии Hera. — Удар был достаточно сильным, чтобы глобально перераспределить материал, но не настолько, чтобы разрушить луну».
Совпадение симуляций и наблюдений аппарата указывает на то, что Деймос обладает необычно слабым внешним слоем и сильно пористой внутренней структурой. Такая пористость могла поглотить и смягчить энергию столкновения, позволив луне пережить событие, разбросавшее обломки почти по всей ее поверхности. «По своим физическим свойствам Деймос больше напоминает так называемые астероиды-«кучи щебня», чем нашу Луну», — говорит Радуцан. Такие объекты состоят в основном из слабо связанных фрагментов, а не из единого твердого куска породы. «Но это не обязательно означает, что Деймос на самом деле астероид. Он мог сформироваться и из материала, выброшенного при ударах по Марсу», — добавляет она.
Другие объяснения гладкой поверхности и южного бассейна Деймоса по-прежнему возможны, однако новое исследование предлагает сценарий, который объясняет обе особенности одновременно, и дает конкретные предсказания для будущих аппаратов. JAXA готовит миссию Martian Moons eXploration (MMX), запуск которой запланирован на 2026 год. MMX должна детально изучить обе марсианские луны и доставить образцы с Фобоса на Землю. «Наше исследование дает важные конкретные предсказания для японской миссии MMX, например, о толщине и распределении слоя реголита и механических свойствах материала Деймоса, — поясняет Радуцан. — Это дает MMX более ясную картину того, чего могут ожидать ее приборы и, в конечном счете, сбор образцов».