Mars-månemodellen indikerer dannelse efter store nedslag

Forskere fra Southwest Research Institute hævder en voldelig fødsel af de små marsmåner Phobos og Deimos, men i meget mindre skala end det gigantiske nedslag, der menes at have resulteret i Jord-Måne-systemet. Deres arbejde viser, at et sammenstød mellem proto-Mars og et objekt på størrelse med en dværgplanet sandsynligvis producerede de to måner, som beskrevet i et papir offentliggjort i dag i Videnskabens fremskridt .

Oprindelsen af ​​den røde planets små måner har været diskuteret i årtier. Spørgsmålet er, om ligene var asteroider, der blev fanget intakte af Mars tyngdekraft, eller om de små satellitter er dannet af en ækvatorial skive af affald, som er mest i overensstemmelse med deres næsten cirkulære og co-planære baner. Fremstillingen af ​​en disk ved et sammenstød med Mars virkede lovende, men tidligere modeller af denne proces var begrænset af lav numerisk opløsning og alt for forenklede modelleringsteknikker.

"Vores er den første selvkonsistente model til at identificere den type påvirkning, der er nødvendig for at føre til dannelsen af ​​Mars' to små måner, " sagde hovedforfatter Dr. Robin Canup, en associeret vicepræsident i SwRI Space Science and Engineering Division. Canup er en af ​​de førende forskere, der bruger hydrodynamiske simuleringer i stor skala til at modellere kollisioner i planetskala, inklusive den fremherskende Jord-Måne dannelsesmodel.

"Et nøgleresultat af det nye arbejde er størrelsen på slaglegemet; vi finder ud af, at der er behov for en stor slagkraft - svarende til størrelsen på de største asteroider Vesta og Ceres - snarere end en kæmpe impactor, " sagde Canup. "Modellen forudsiger også, at de to måner primært stammer fra materiale, der stammer fra Mars, så deres bulksammensætninger bør svare til Mars for de fleste grundstoffer. Imidlertid, opvarmning af ejecta og den lave flugthastighed fra Mars tyder på, at vanddamp ville være gået tabt, hvilket antyder, at månerne vil være tørre, hvis de er dannet ved stød."

Den nye Mars-model påberåber sig en meget mindre impactor end tidligere antaget. Vores måne kan være dannet, da et objekt på størrelse med Mars styrtede ind i den begyndende jord for 4,5 milliarder år siden, og det resulterende affald smeltede sammen i Jord-Måne-systemet. Jordens diameter er omkring 8, 000 miles, mens Mars' diameter er lidt over 4, 200 miles. Månen er lidt over 2, 100 miles i diameter, omkring en fjerdedel af Jordens størrelse.

Mens de blev dannet i samme tidsramme, Deimos og Phobos er meget små, med diametre på henholdsvis 7,5 miles og 14 miles, og kredser meget tæt på Mars. Den foreslåede Phobos-Deimos-dannende impactor ville være på størrelse med asteroiden Vesta, som har en diameter på 326 miles, og dværgplaneten Ceres, som er 587 miles bred.

"Vi brugte state-of-the-art modeller til at vise, at en slagkraft i Vesta-til-Ceres størrelse kan producere en skive, der stemmer overens med dannelsen af ​​Mars' små måner, " sagde avisens anden forfatter, Dr. Julien Salmon, en SwRI-forsker. "De ydre dele af disken akkumuleres i Phobos og Deimos, mens de indre dele af skiven akkumuleres til større måner, der til sidst spiraler indad og assimileres til Mars. Større påvirkninger, der er anbefalet i tidligere værker, producerer massive skiver og mere massive indre måner, der forhindrer overlevelsen af ​​små måner som Phobos og Deimos."

Disse resultater er vigtige for Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Mars Moons eXploration (MMX) mission, som er planlagt til lancering i 2024 og vil omfatte et NASA-leveret instrument. MMX-rumfartøjet vil besøge de to Mars-måner, land på overfladen af ​​Phobos og opsaml en overfladeprøve, der skal returneres til Jorden i 2029.

"Et primært mål med MMX-missionen er at bestemme oprindelsen af ​​Mars' måner, og at have en model, der forudsiger, hvad månens sammensætning ville være, hvis de blev dannet ved stød, giver en nøglebegrænsning for at nå dette mål, " sagde Canup.

"Oprindelsen af ​​Phobos og Deimos ved indvirkningen af ​​en Vesta-til-Ceres-størrelse krop med Mars, " er offentliggjort i den 18. april, 2018, spørgsmål af Videnskabens fremskridt .