Может ли полное столкновение с Фобосом сделать Марс временно обитаемым?

Воздействие Фобоса, даже цельного (менее вероятно), будет отличаться от удара Чиксулуба. Фобос, вероятно, немного больше, чем импактор Чиксулуб, но намного медленнее и движется почти идеально по касательной. Энергия удара будет меньше одной десятой от удара Чиксулуб, и энергия будет распределена по большой области вокруг марсианского экватора. Это не вызвало бы вулканизма и не согрело бы Марс соответствующим образом. Потепление не сделает Марс более дружелюбным для жизни. Единственным заслуживающим внимания вкладом в обитаемость будет дополнительное органическое вещество, которое, как предполагается, содержит Фобос.

Фобос (вероятно) распадется из-за приливных сил, прежде чем его фрагменты столкнутся с Марсом. Любые рыхлые камни, пыль, реголит на поверхности будут отделяться от Фобоса ниже предела Роша .

$$d=1.26~R_M\cdot\left(\frac{\rho_M}{\rho_m}\right)^\frac{1}{3},$$ с $R_M=3389.5\mbox{ km}$радиус Марса, $\rho_M=3.9335 \mbox{ g/cm}^3$средняя плотность Марса и $\rho_m=1.887\mbox{ g/cm}^3$средняя плотность Фобоса. Это приводит к пределу Роша $$d=1.26\cdot 3389.5\mbox{ km}\cdot\left(\frac{3.9335 \mbox{ g/cm}^3}{1.887\mbox{ g/cm}^3}\right)^\frac{1}{3}=5455.6\mbox{ km}.$$ Это для центра Фобоса около 2059 км над экваториальной поверхностью Марса (принимая за экваториальный радиус 3396,2 км). Следовательно, распад начнется задолго до удара. Рыхлые камни столкнутся с Фобосом и откроют больше материала. Трудно предсказать, будет ли значительный твердый остаток, который, наконец, вызовет большое (тангенциальное) воздействие.

Орбитальная скорость осколков в момент столкновения будет около

$$v_0=\frac{v_e}{\sqrt 2},$$ с $v_e=5.03\mbox{ km/s}$скорость убегания Марса . Наклонение Фобоса в 1,093° (относительно экватора Марса) практически невозможно при расчете скорости удара. Экваториальная скорость вращения Марса составляет около 241,17 м/с.

Следовательно, скорость удара будет примерно

$$\frac{5030\mbox{ m/s}}{\sqrt 2}-241.17 \mbox{ m/s}=3316\mbox{ m/s}.$$ Масса Фобоса около $1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}.$Это приводит к кинетической энергии удара $$\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}\cdot 1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}\cdot (3316\mbox{ m/s})^2=5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}.$$

Теплота плавления воды около 334 кДж/кг, теплота парообразования воды при 0°С около 2504 кДж/кг, в сумме для испарения водяного льда при 0°С необходимо 2838 кДж/кг. Следовательно, энергии удара Фобоса было бы достаточно, чтобы испарить

$$\frac{5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}}{2.838 \cdot 10^{6}\mbox{ J/kg}}=2.06\cdot 10^{16}\mbox{ kg}$$ водяного льда 0°C, что соответствует $2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3$жидкой воды.

Площадь поверхности Марса составляет около 144 798 500 км², или$1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2$. Равномерно распределенный, мы могли бы получить слой водяного льда, соответствующий

$$\frac{2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3}{1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2}=0.142\mbox{ m},$$ (соответствует 14,2 кг/м² жидкой воды), испаряемой за счет энергии удара.

При поверхностной гравитации 3,711 м/с² это соответствует давлению$14.2 \mbox{ kg/m}^2\cdot 3.711 \mbox{ m/s}^2= 52.8 \mbox{ N/m}^2=0.528\mbox{ hPa}$.

Текущее атмосферное давление на Марсе составляет около 6,3 гПа с суточными, сезонными и региональными изменениями. Таким образом, в идеальном случае мы могли бы получить кратковременное повышение давления в марсианской атмосфере за счет водяного пара максимум на 10%.

В конце концов, удар Фобоса или его фрагментов приведет к региональной переработке марсианской поверхности в экваториальной области, но не к долговременному глобальному изменению.

Просто таяние водяного льда привело бы к глобальному океану глубиной около 1,2 м. Но этот океан закипит из-за низкого атмосферного давления и снова замерзнет. То же и с местными озерами из-за неровного рельефа.

Модельные расчеты с выделением двуокиси углерода вызовут некоторый временный парниковый эффект, но в экваториальной области выделение двуокиси углерода еще более маловероятно, чем выделение водяного пара.

Я заметил важную ошибку в приведенном выше превосходном расчете Джеральда. Слой воды толщиной 0,142 м на квадратный метр имеет массу 142 кг, а не 14,2 кг. Это означает, что результаты Джеральда следует умножить на 10:

14,2 кг/м2 x 3,711 м/с2 = 528 Н/м2 = 5,28 гПа

Это сравнимо с текущим средним давлением на поверхности Марса, составляющим ~ 6,3 гПа.

Примечание: орбита в момент удара также может быть эллипсом с текущей орбитой в качестве апоцентра и марсианской поверхностью в качестве перицентра. Это гипотетическое изменение орбиты увеличит скорость столкновения до ~ 4,3 км/с (первое уравнение на https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_speed#Precise_orbital_speed ). Однако это, вероятно, должно быть достигнуто искусственно и не имеет ничего общего с естественным распадом Луны.