Marsmåner har en fælles forfader

Mars' to måner, Phobos og Deimos, har undret forskere siden deres opdagelse i 1877. De er meget små:Phobos' diameter på 22 kilometer er 160 gange mindre end vores månes, og Deimos er endnu mindre, med en diameter på kun 12 kilometer. "Vores måne er i det væsentlige sfærisk, mens månerne på Mars er meget uregelmæssigt formet - som kartofler, " siger Amirhossein Bagheri, en ph.d.-studerende ved Institut for Geofysik ved ETH Zürich, tilføjer:"Phobos og Deimos ligner mere asteroider end naturlige måner."

Dette fik folk til at mistænke, at de faktisk kunne være asteroider, der blev fanget i Mars' tyngdefelt. "Men det var der, problemerne startede, " siger Bagheri. Fangede objekter forventes at følge en excentrisk bane rundt om planeten, og den bane ville have en tilfældig hældning. I modsætning til denne hypotese, Marsmånernes baner er næsten cirkulære og bevæger sig i Mars ækvatorialplan. Så, hvad er forklaringen på Phobos og Deimos nuværende kredsløb? For at løse dette dynamiske problem, forskerne stolede på computersimuleringer.

Beregning af fortiden

"Idéen var at spore banerne og deres ændringer tilbage i fortiden, " siger Amir Khan, en seniorforsker ved Fysik Institut ved Universitetet i Zürich og Institut for Geofysik ved ETH Zürich. Som det viste sig, Phobos og Deimos' baner så ud til at have krydset i fortiden. "Det betyder, at månerne meget sandsynligt var på samme sted og derfor har samme oprindelse, " siger Khan. Forskerne konkluderede, at et større himmellegeme kredsede om Mars dengang. Denne oprindelige måne blev sandsynligvis ramt af et andet legeme og gik i opløsning som et resultat. "Phobos og Deimos er restene af denne tabte måne, " siger Bagheri, som er hovedforfatter af undersøgelsen, der nu er offentliggjort i tidsskriftet Natur astronomi .

Selvom det er nemt at følge, disse konklusioner krævede omfattende forarbejde. Først, forskerne måtte forfine den eksisterende teori, der beskriver samspillet mellem månerne og Mars. "Alle himmellegemer udøver tidevandskræfter på hinanden, Khan forklarer. Disse kræfter fører til en form for energiomdannelse kendt som dissipation, hvis skala afhænger af kroppens størrelse, deres indre sammensætning og ikke mindst afstandene imellem dem.

Indsigt i det indre af Mars og dens måner

Mars udforskes i øjeblikket af NASAs InSight-mission, med ETH Zürichs involvering:elektronikken til missionens seismometer, som optager marskælv og muligvis meteoritnedslag, blev bygget på ETH. "Disse optagelser lader os se ind i den røde planet, "Khan siger, "og disse data bruges til at begrænse Mars-modellen i vores beregninger og spredningen, der forekommer inde i den røde planet."

Billeder og målinger fra andre Mars-sonder har antydet, at Phobos og Deimos er lavet af meget porøst materiale. Ved mindre end 2 gram pr. kubikcentimeter, deres tæthed er meget lavere end Jordens gennemsnitlige tæthed, hvilket er 5,5 gram per kubikcentimeter. "Der er mange hulrum inde i Phobos, som kan indeholde vandis, "Khan mistænker, "og det er her, tidevandet får en masse energi til at forsvinde."

Ved at bruge disse resultater og deres raffinerede teori om tidevandseffekterne, forskerne kørte hundredvis af computersimuleringer for at spore månernes kredsløb bagud i tiden, indtil de nåede krydset - det øjeblik Phobos og Deimos blev født. Afhængigt af simuleringen, dette tidspunkt ligger mellem 1 og 2,7 milliarder år i fortiden. "Den nøjagtige tid afhænger af de fysiske egenskaber hos Phobos og Deimos, det er, hvor porøse de er", siger Bagheri. En japansk sonde, der er planlagt til opsendelse i 2025, vil udforske Phobos og returnere prøver til Jorden. Forskerne forventer, at disse prøver vil give de nødvendige detaljer om det indre af Mars-månerne, som vil muliggøre mere præcise beregninger af deres oprindelse.

Slutningen af ​​Phobos

En anden ting deres beregninger viser er, at den fælles forfader til Phobos og Deimos var længere væk fra Mars end Phobos er i dag. Mens den mindre Deimos er blevet i nærheden af, hvor den blev til, tidevandskræfter får de større Phobos til at nærme sig Mars - og denne proces er i gang, som forskerne forklarer. Deres computersimuleringer viser også den fremtidige udvikling af månernes kredsløb. Det ser ud til, at Deimos vil bevæge sig væk fra Mars meget langsomt, ligesom vores måne langsomt trækker sig tilbage fra Jorden. Phobos, imidlertid, vil styrte ind på Mars om mindre end 40 millioner år eller blive revet fra hinanden af ​​gravitationskræfterne, når den nærmer sig Mars.