Реголит Фобоса оказался обогащен атмосферными ионами Марса

Орбитальный аппарат MAVEN помог определить, что верхние слои реголита на обращенной к Марсу стороне Фобоса должны содержать ионы из верхних слоев атмосферы планеты. Это обстоятельство, по мнению планетологов, нужно будет учитывать в будущем при выборе мест для забора проб грунта с Фобоса. Статья опубликована в журнале Nature.

Происхождение марсианских спутников Фобоса и Деймоса — предмет многолетних споров. Считается, что они могут быть астероидами из Главного пояса или образовались из вещества, выброшенного на орбиту вокруг Марса в результате столкновения с крупным телом, например карликовой планетой. Чтобы понять процессы формирования и эволюции спутников Марса, ученые хотят получить пробы грунта с Фобоса при помощи аппаратов проекта MMX (Martian Moons Exploration) и российской станции «Фобос-Грунт 2».

Так как Фобос находится достаточно близко к Марсу, то на состав его реголита могут влиять ионы, покидающие верхние слои марсианской атмосферы. Эта идея основана на результатах исследований системы «Земля-Луна», в частности обнаружения ионов, присущих земной атмосфере, вблизи Луны и данными по содержанию изотопов кислорода, азота и благородных газов в образцах верхнего слоя лунного реголита, собранных астронавтами программы «Аполлон».

Группа планетологов во главе с Квентином Неноном (Quentin Nénon) из Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли решила оценить потоки атмосферных ионов на различные участки поверхности Фобоса, используя данные наблюдений прибора STATIC (SupraThermal and Thermal Ion Composition), установленного на орбитальном аппарате MAVEN, которые исследовал ионы вблизи орбиты Фобоса и был способен различать ионы O+ и O2+, поступающие из ионосферы и экзосферы Марса и протоны и альфа-частицы солнечного ветра.

Оказалось, что из-за приливного захвата Фобоса Марсом поток бомбардирующих поверхность спутника ионов из атмосферы Марса сильно асимметричен: на обращенной к Марсу стороне Фобоса он в 15-100 раз больше, чем на его обратной стороне, которую, в основном, бомбардируют частицы солнечного ветра и ионы O+ с энергией в десятки килоэлектронвольт. Это говорит о том, что атомы кислорода, углерода, азота и аргона из марсианской атмосферы способны внедряться в верхние слои зерен реголита Фобоса до глубины в несколько сотен нанометров, а также о том, что обращенная к Марсу сторона Фобоса подвергается более интенсивному (в два раза) космическому выветриванию за счет ионного распыления реголита, в отличие от обратной стороны Фобоса. Ученые считают, что сделанные выводы необходимо будет учитывать при выборе мест для забора проб грунта на Фобосе и дальнейшему анализу состава грунта, который будет доставлен на Землю в будущем.