Kui Hera möödus Marsist ja Deimosest

Aasta tagasi sooritas Euroopa Kosmoseagentuuri kosmosesond Hera möödalennu planeet Marsist ja selle orbiidil tiirlevast pisikuust Deimosest. Hera lõplikuks sihtkohaks on asteroidipaar Dimorphos ja Didymos, millest viimast tabas esmakordse kursimuutmise eesmärgiga NASA 2022. aasta missioon DART. Nende juurde orbiidile ja eriti Didymosel asuvat värsket inimtekkelist kraatrit uurima saabub Hera käesoleva aasta detsembris.

Marsi möödalennu mõtteks oli muuta planeedi gravitatsiooni abil Hera trajektoori ja kiirust nii, et see jõuaks oma sihtkohta võimalikult kiiresti ja kütuse mõttes võimalikult säästlikult. Taolisi kavalaid, niinimetatud gravitatsioonilisi linguheiteid on kosmosemissioonides kasutatud edukalt juba aastakümneid. Lisaks ilmsetele eelistele pakuvad need ka suurepärast võimalust testida ja kalibreerida sondi kaameraid ja instrumente reaalsete taevakehade puhul.

2025. aasta 12. märtsil möödus Hera Marsi pinnast lähimas punktis umbes 5000 kilomeetri kauguselt, liikudes sel hetkel ligi 9 kilomeetrit sekundis. Samal ajal liikus Hera ja Marsi vahelt läbi Marsi väiksem kahest kuust, nimega Deimos. Tegemist on umbes 12,5 kilomeetrise, tolmuse ja kangesti asteroidi meenutava kuuga, mida on paraku uuritud võrdlemisi vähe. Kuna lähimas punktis oli Deimos Herast vaid umbes 1000 kilomeetri kaugusel, käivitati sondi kolm erinevat kaamerat, mis kõik toimetavad erinevates lainepikkustes.

Hera fotosid võib pidada ka eelluureks sellel aastal startivale missioonile nimega Martian Moons eXploration ehk lühidalt MMX. Jaapani kosmoseagentuuri (JAXA) juhitud, aga koostöös ESA, NASA, Prantsuse kosmoseagentuuri (CNES) ja Saksamaa DLR keskusega arendatud missiooni eesmärgiks saab olema uurida eelnevast palju lähemalt Marsi mõlemat kuud ning sellest suuremal – Phoboses – ka maanduda, sellelt proove korjata ning need tagasi Maale toimetada.

Hera fotosid Deimosest näeb alt.

Deimos tiirlemas Marsi kohal. Allikas: ESA

Marss ja Deimos Hera niinimetatud asteroidi raamimise kaameras. Must-valge kaamera eesmärk on aidata sondi navigeerimisel. Allikas: ESA

Marss ja selle ees asuv Deimos Hera Hyperscout H nimelise kaameraga. See jäädvustab elektromagnetkiirgust nii nähtavas kui meie jaoks nähtamatus kiirguses. Eriti kasulik on see taevakehade mineraalse koostise analüüsimiseks. Allikas: ESA

Marss ja Deimos Hera TIRI nimelises termokaameras, mille abil saab määrata taevakehade temperatuuri ning nende pinnase osakeste suurust ja poorsust. Allikas: ESA

Hope marsisondi möödalend Deimosest

Aprillis sooritas Ühendemiraatide marsisond Hope lähedase möödalennu Marsi pisikuust Deimosest. Tegemist on kahest Marsi kuust väiksemaga, mille mõõdud on vaid 15x12x11 kilomeetrit. Teise ja suurema kuu Phobose mõõtmed on 27x22x17 kilomeetrit. Kui Marss on oma nime saanud rooma sõjajumala järgi, siis selle kaaslased on nimetatud kreeka sõjajumal Arese poegade Phobose ja Deimose järgi, kes olid vastavalt hirmu ja paanika ning õuduse jumalad.

Deimose "tagumine külg".

Hope sondi vaade 100 kilomeetri kauguselt Deimosele ja ligi 24 tuhande kilomeetri kauguselt Marsile.

Hope poolt sooritatud temperatuuri mõõtmised.

Hope on Marsi globaalset kliimat ja ilmastikku uurides planeedi ümber tiirelnud juba enam kui kaks aastat. Selle võrdlemisi kõrge orbiit (lähimas punktis 20 000 kilomeetrit ja kaugeimas 43 000 kilomeetrit) tähendab, et Marsist vaid keskmiselt 9300 kilomeetri kaugusel tiirleva Phobosega selle tee ristuda ei saa. Küll aga avanes pisikese korrektuuriga trajektooris Hopel võimalus lennata vaid 100 kilomeetri kauguselt mööda Deimosest, mis tiirleb Marsist 23 500 kilomeetri kaugusel. See on lähim möödalend peale seda kui USA Viking 2 missioon sellest 1977. aastal 30 kilomeetri kauguselt möödus.

Hope kasutas juhust ning klõpsast pisikuust mitukümmend fotot, mõõtis selle koostist ja pinnatemperatuuri. Sarnaselt meie Kuule, pöörleb ka Deimos ümber oma telje samas tempos, kui see sooritab ühe tiiru ümber oma emaplaneedi - ühesõnaga vaatab Marsi poole alati üks ja sama Deimose külg ehk see on planeedi suhtes loodeliselt lukustunud. Hopel avanes seega võimalus jäädvustada esmakordselt Deimose "tagumist külge". Kuu koostise kindlaksmääramisel selgus, et see on tehtud Marsile väga sarnasest materjalist. Kaua on arvatud, et Marsi kuud kujutavad endast planeedi poolt enda orbiidile haaratud asteroide, kuid selliste andmete valguses hakatakse üha enam kalduma arvama, et need võisid tekkida mingi ammuse kokkupõrke tulemusel, mis lennutas Marsist selle orbiidile piisavalt materjali, millest kogunesid lõpuks kokku tänapäevased kuud. Ehk siis Phobose ja Deimose sünd võib olla väga sarnane meie Kuu päritolule.

Phobose üleminek Päikesest Marsi taevas

Marsikulgur Perseverance foto Marsi suurema ja lähema kuu Phobose üleminekust Päikesest 2. aprillil. Seda tuleb nimetada just üleminekust, mitte varjutuseks, kuna Phobos ei ole piisavalt suur või Marsi pinnale piisavalt lähedal, et Päikest täielikult kinni katta.

Phobos Päikese ees

Kartulikujulise Phobose mõõtmed on 27x22x18 kilomeetrit ja see tiirleb ümber Marsi keskmiselt vaid 9300 kilomeetri kõrgusel selle pinnast. Seega on see Marsile üle 42 korra lähemal kui meie (võrdlemisi hiiglaslik) Kuu ning see teeb planeedi ümber ühe tiiru vaid 7 tunni ja 40 minutiga. See tähendab, et Marsilt nähtuna tõuseb Phobos läänest ja liigub võrdlemisi kiiresti üle taeva loojudes idas. Ja seda kaks korda ühe Marsi ööpäeva (sol) jooksul.

Marsi teiseks kuuks on Deimos, mis on esimest peaaegu kaks korda väiksem ning tiirleb palju kõrgemal orbiidil.

Phobos pildistatuna Mars Reconnaissance Orbiteri poolt.

Deimos pildistatuna Mars Reconnaissance Orbiteri poolt.

Marsi suurema kuu pinnavormide mõistatus

Merkuuril ega Veenusel teadaolevalt kuusid ei ole. Maal on üks ja ainus. Marsil on neid aga kaks - sõjajumala järgi nime saanud planeedile paslikult Phobos (Hirm) ja Deimos (Õudus). Võrreldes meie hiigelkuuga on aga punase planeedi truud kaaslased pisikesed asteroidi mõõtu kivikesed. Kui Kuu läbimõõduks on 3500 km, siis Deimos on keskmiselt 12 ja Phobos 23 kilomeetrise läbimõõduga. Kui tuua võrdluseks, et Kuu on korvpall, siis Marsi kuukesed oleksid seal kõrval riisitera mõõtu.

Ühel neist kosmilistest riisiteradest on aga olnud saladus, mille üle astronoomid on pead murdnud üle 40 aastat. Kui kosmosesond Viking 1977. aastal Phobosest esimesed lähivõtted Maale edastas, panid põnevil astronoomid selle pinnal tähele kaht peamist märkimisväärset detaili - kuu enese mõõtmeid arvestades hiiglasliku kraatrit, mille läbimõõt on 9 kilomeetrit ja üle kogu Phobose pikerguse pinna jooksvaid vagusid. Kui nüüdseks Strickney nime kandva kraatri tekke on suhteliselt lihtne mõistatus - seda tabas pirakas asteroid - siis pikad mitmesuunalised kraavid panid teadlasi tõsiselt kukalt kratsima. Parimaks olemasolevaks, aga mitte eriti heaks seletuseks sai, et millalgi minevikus Marssi tabanud suur asteroid paiskas planeedist välja piisavalt materjali, mis andis orbiidil tiirlevale Phobosele tänapäeval vaadeldavad "armid".

Lähivõte 9 kilomeetrise läbimõõduga Stickney kraatrist. Kraatri servadest lähtuvad heledad alad on tekkinud varisemiste tulemusel kosmilises mõttes suhteliselt hiljuti. Ammune kokkupõrge oleks võinud vabalt Phobose ka purustada.

Värske teadustöö kohaselt on aga vaod siiski seotud Stickney kraatri tekkimisega. See tuleb mõnevõrra üllatusena, kuna minevikus on nende kahe seostamisele esitatud päris mõjukaid vastuargumente. Esiteks läbivad mõned neist kraatri sisemusest, demonstreerides ilmekalt, et esimesed on vanemad kui viimane ning teiseks kattuvad osad vaod omavahel, mis ei taha hästi kokku minna tõenditega ühest ainsast piisavalt tugevast kokkupõrkest. Lisaks asub Phobosel piirkond, mis on vagudest täiesti vaba.

Tänapäevast arvutus- ja modeleerimisjõudlust ära kasutades otsustasid teadustöö autorid siiski Stickney kraatri kokkupõrget arvutis simuleerida ning vaadata, kas ja kuidas võiksid vaod selle tulemusel tekkida. Ainsaks põhjendatud eelduseks oli idee, et proportsionaalselt suure kraatri servadest pidi kokkupõrke käigus lahti murduma päris palju hiiglaslike kivirahne. Kuna Phobose graviatsioon on nii nõrk, et näiteks Maal 70 kilo kaaluv mees kaaluks seal vaid 60 grammi ning suudaks hea kõrgushüppajana kuu raskuväljast alatiseks väljuda, jääksidki need pisema mäe mõõtu rahnud mõneks ajaks Phobose pinnale veerema. Kusjuures nad veereksid Phobosele lausa mitu tiiru peale.

Ekraanitõmmised uurimustöö aluseks olevast mudelist. Valged kuubikud kujutavad oletavaid rahnusid, mis Phobose pinna triibuliseks vedasid.

Mudelit jooksutades nägid astronoomid kummastavat sarnasust Phobose praeguse väljanägemisega. Lisaks seletas see automaatselt ära eelnevad vastuargumendid kraatri ja vagude seosele. Phobosele tiiru peale veerenud kivid võisid siseneda teiselt poolt kraatrisse ning künda oma vaod sinna ka peale kokkupõrget. Kuu ebaühtlase kuju ja seega gravitatsioonivälja mõjul veeresid rahnud risti-rästi oma eelnevatest trajektooridest üle, seletades kattuvust. Vagudest tühi piirkond Phobosel on aga ümbritsevaga võrreldes madalam, mistõttu hüppasid rahnud sellest lihtsalt üle.

Kas antud uurimistöö tähendab, et Phobose pinnamustri mõistatus on lõplikult lahendatud? Ilmselt mitte, sest nagu teadusfilosoofid kangekaelselt väidavad - teadus ei evi tõde, vaid ta ehitab mudeleid. Sellegipoolest, kui antud mudel klapib ja keegi ei suuda ehitada paremini klappivat mudelit, võib sellest lähtuvatele väidetele omistada mingi tõeväärtuse.

Phobos nähtuna 2008. aastal NASA Mars Reconnaissance Orbiteri poolt umbes 2800 kilomeetri kauguselt. Foto on kombineeritud tulem mitme erineva lainepikkusega ülesvõttest, et rõhutada kuu pinnadetaile ja värvust. Stickney kraater laiutab paremal.

Phobos peidab endiselt paljut oma saamisloo, ehituse ja koostise kohta. Näiteks mingil põhjusel on see üks Päikeseüsteemi tumedamaid kehasid olles peaaegu sama must kui värske asfalt. Phobose tihedus ei näi aga olevat piisav olemaks tehtud puhtast kivist ning tõenäoliselt peitub selle pinna all arvestatavas koguses jääd. Kuidas see sinna sai? Kohati katab selle pinda kuni 100 meetrine tolmukiht. Kuidas küll on olematu gravitatsiooniga keha suutnud seda enda külge sellises koguses koguda? 3. detsembril 1980. aastal kukkus Nõukogude Liidu Jeemenis asuvasse sõjaväebaasi 2 kilogrammine meteoriit, mille päritoluks on pakutud Phobost. Kuna aga viimase täpne koostis on teadmata, ei saa seda hüpoteesi tõestada ega ümber lükata.

Marsi pisem kuu Deimos pildistatuna NASA Mars Reconnaissance Orbiteri poolt 2009. aastal.

Paljudele neile küsimustele loodetakse vastus saada 2029. aastal. Siis peaks Maale tagasi jõudma Jaapani poolt kavandatav kosmosesond, mis läkitatakse Marsi kuudest pinnaseproove võtma 2024. aastal. Sama plaan on Venemaal, kelle esimene katse Phoboselt pinnamaterjali tagasi tuua lõppes sondi saatusliku rikkega 2011. aasta novembris vaid mõned hetked peale Maa orbiidile jõudmist.

Jutt on refereeritud: https://phys.org/news/2018-11-mars-moon-grooves-stones.html…