Один удар астероида объяснил две загадки марсианской луны Деймос

Один древний удар астероида мог изменить почти всю поверхность загадочного спутника Марса Деймоса. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Международная команда ученых под руководством Бернского университета нашла доказательства того, что одно столкновение с астероидом могло кардинально изменить облик Деймоса, меньшего из двух спутников Марса. Объединив детальные компьютерные симуляции с недавними снимками европейского зонда Hera, исследователи пришли к выводу, что один удар может объяснять и крупную депрессию в южном полушарии луны, и её необычно гладкую, пыльную поверхность.

Это исследование — первая научная работа, использующая наблюдения, собранные во время пролета Hera мимо Деймоса. Полученные результаты также могут помочь в планировании будущих миссий, включая японскую Martian Moons eXploration (MMX).

Загадка гладкой поверхности Деймоса

Деймос — меньший и более удаленный из двух спутников Марса. Он имеет примерно овальную форму и заметную депрессию вблизи южного полюса. Его поверхность также разительно отличается от поверхности Фобоса, другого спутника Марса.

В то время как Фобос густо усеян кратерами, Деймос выглядит более гладким, поскольку большая часть его поверхности покрыта рыхлой пылью и каменными обломками, известными как реголит. Космические аппараты фотографировали луну со все большей детализацией на протяжении нескольких десятилетий, но ученые не были уверены, что создало ни южную депрессию, ни обширный слой обломков.

Новое исследование под руководством доктора Сабины Радукан изучало, могли ли эти две особенности иметь общее происхождение. В международную коллаборацию вошли исследователи из Обсерватории Лазурного берега, Университета Аризоны и Токийского университета, а также других учреждений.

Радукан работала в Отделе космических исследований и планетологии (WP) Физического института Бернского университета до октября 2025 года. Сейчас она является научным программным менеджером в Международном институте космических наук и старшим научным сотрудником Свободного университета Брюсселя.

Используя симуляции высокого разрешения, созданные с помощью кода «Bern Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH)», команда обнаружила, что характерная депрессия вблизи южного полюса, скорее всего, была создана одним ударом астероида, который был мощным, но недостаточно сильным, чтобы разрушить Деймос. Согласно симуляциям, то же самое столкновение могло породить и реголит, который сейчас покрывает большую часть луны.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, является первой научной публикацией, использующей наблюдения, полученные во время пролета европейского зонда Hera мимо Деймоса. Hera в настоящее время направляется к своей главной цели — астероидной луне Диморфос.

Симуляция массивного столкновения с астероидом

Чтобы реконструировать возможные события, ученые использовали код Bern SPH, который разрабатывался в Бернском университете около двух десятилетий. Программное обеспечение предназначено для моделирования столкновений с участием астероидов, комет и планет.

В симуляциях сталкивающиеся объекты представлены миллионами отдельных частиц. Исследователи могут изменять такие параметры, как гравитация, плотность и прочность материала, чтобы увидеть, как разворачиваются различные типы ударов.

Бернский университет имеет обширный опыт в численном моделировании ударов. Тот же подход ранее использовался для симуляции столкновения зонда NASA DART с Диморфосом.

«Код работает на высокопроизводительном вычислительном кластере здесь, в Бернском университете, и является одним из немногих кодов, способных выполнять симуляции такого типа», — объясняет руководитель исследования Сабина Радукан, которая также является сопредседателем рабочей группы по физике ударов Hera для миссии ESA Hera.

Исследователи протестировали множество возможных сценариев, изменяя размер, скорость и угол падения ударника, а также варьируя предположения о внутренней структуре Деймоса.

«Мы провели около ста симуляций — каждая занимала около недели».

Затем они сравнили результаты с данными наблюдений, собранными европейским зондом.

Основная миссия Hera — детально изучить последствия столкновения зонда NASA DART с Диморфосом. Эти наблюдения призваны помочь исследователям оценить отклонение астероидов как потенциальный метод защиты Земли от ударов астероидов.

В марте 2025 года Hera пролетела мимо Марса и использовала гравитацию планеты для изменения своей траектории к Диморфосу. Маневр также дал зонду редкую возможность наблюдать Деймос с близкого расстояния.

Один удар может объяснить две основные особенности

Симуляции отдали предпочтение конкретному сценарию столкновения. По мнению исследователей, астероид диаметром около 320 метров, ударивший Деймос под углом 45 градусов, мог создать размер и форму депрессии, видимой сейчас вблизи южного полюса луны.

Тот же удар может объяснить и то, почему реголит распространен по всей луне. Огромные количества материала были бы выброшены наружу во время столкновения и перераспределены по Деймосу, похоронив многие древние особенности поверхности. В некоторых местах отложения могут превышать 200 метров в глубину.

«Наша симуляция показывает, что одного удара было достаточно, чтобы решительно сформировать нынешний ландшафт Деймоса», — объясняет соавтор Мартин Ютци из Отдела космических исследований и планетологии (WP) Бернского университета, который также является сопредседателем рабочей группы по физике ударов Hera.

«Удар был достаточно сильным, чтобы перераспределить материал по всему миру, но не настолько сильным, чтобы разрушить луну».

Сравнение симуляций с наблюдениями космического аппарата также выявило подсказки о физическом составе Деймоса. Его верхние слои, по-видимому, исключительно слабые, в то время как недра луны кажутся сильно пористыми. Эта пористая структура поглотила бы и ослабила часть энергии столкновения, помогая Деймосу пережить удар.

«По своим физическим свойствам Деймос больше похож на так называемые астероиды-"кучи щебня", чем на нашу Луну», — говорит Радукан. «Но это не обязательно означает, что Деймос на самом деле является астероидом. Он также мог сформироваться из материала, выброшенного при ударах о Марс».

Что могут обнаружить будущие миссии

Другие объяснения южной депрессии и гладкой поверхности Деймоса все еще возможны. Однако новый сценарий удара обеспечивает единый механизм, способный объяснить обе особенности, и дает конкретные прогнозы, которые будущие космические аппараты смогут проверить.

Важная возможность появится у Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA), которое готовит миссию Martian Moons eXploration (MMX) к запуску в 2026 году. MMX предназначена для детального изучения обоих марсианских спутников и возврата образцов с Фобоса на Землю.

«Наше исследование дает важные, конкретные прогнозы для этой японской миссии MMX, такие как толщина и распределение слоя реголита и механические свойства материала Деймоса», — объясняет Радукан.

«Это дает MMX более четкое представление о том, чего могут ожидать ее инструменты — и, в конечном счете, сбор образцов».

Источники:

Материалы предоставлены Бернским университетом.

S. D. Raducan, H. F. Agrusa, E. Asphaug, C. M. Ernst, M. Jutzi, P. Michel, M. Popescu, S. Sugita. Deimos’s shape and geology explained by a subcatastrophic impact. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-026-02956-w