Kunne overfladen af ​​Phobos afsløre hemmeligheder fra Mars-fortiden?

Marsmånen Phobos kredser gennem en strøm af ladede atomer og molekyler, der strømmer ud af den røde planets atmosfære, viser ny forskning.

Mange af disse ladede partikler, eller ioner, af ilt, kulstof, nitrogen, og argon, har undsluppet Mars i milliarder af år, da planeten har kastet sin atmosfære ud. Nogle ioner, videnskabsmænd forudsiger, har smadret ind i overfladen af ​​Phobos og kunne bevares i dets øverste lag, ifølge et papir offentliggjort den 1. februar i tidsskriftet Natur Geovidenskab .

Dette betyder, at hvis jord fra Phobos blev analyseret i laboratorier på Jorden, det kunne afsløre nøgleoplysninger om udviklingen af ​​Mars-atmosfæren, siger forskere. Mars havde engang en atmosfære tyk nok til at understøtte flydende vand på dens overflade; i dag, den er mindre end 1 % så tæt som Jordens.

"Vi vidste, at Mars mistede sin atmosfære til rummet, og nu ved vi, at noget af det endte på Phobos, sagde Quentin Nénon, en forsker ved Space Sciences Laboratory ved University of California, Berkeley, og undersøgelsens hovedforfatter.

Phobos er en af ​​to måner på Mars (den anden hedder Deimos). Den kredser intimt tæt på den røde planet, omkring 60 gange tættere på end månen kredser om Jorden, som målt fra cirka overflade til overflade. Misforme, pocket af kratere, og 100 gange mindre i diameter end Jordens måne, Phobos er kilden til stor kontrovers blandt videnskabsmænd. Mysteriet er, hvor kom Phobos og Deimos fra? Er det asteroider, der blev fanget af Mars tyngdekraft, eller naturlige satellitter på Mars, der blev affødt af den samme sky, som skabte planeten? Det er også muligt, at de er dannet af affaldet, der spyede ud, da Mars kolliderede med noget, svarende til hvordan vores måne menes at være dannet efter at Jorden kolliderede med en stenet genstand.

For at hjælpe med at afgøre debatten, Japan Aerospace Exploration Agency forbereder sig på at sende Martian moons Exploration (MMX)-sonden til Phobos i 2024 for at indsamle de første prøver fra dens overflade og levere dem til Jorden. Men de prøver, Nénon bemærkede, kunne afsløre meget mere end Phobos oprindelse, hvis MMX skulle lande på den nærmeste side af månen, eller den side, der altid vender mod Mars.

Phobos er tidevandslåst til Mars, som Jordens måne er låst til Jorden, viser således altid planeten kun den ene side. Som resultat, klipperne på den nære side af Phobos har været badet i årtusinder i Mars-atomer og -molekyler. Nénons forskning viser, at det øverste overfladelag af Phobos' nærside har været udsat for 20 til 100 gange flere egensindige Mars-ioner end dens anden side.

"Med en prøve fra den nærmeste side, " Nénon sagde, "Vi kunne se et arkiv af Mars' tidligere atmosfære i de lavvandede lag af korn, mens vi dybere nede i kornet kunne se den primitive sammensætning af Phobos."

Nénons team analyserede data fra NASAs Mars Atmosphere og Volatile Evolution, eller MAVEN, rumfartøjer for at nå denne konklusion. MAVEN har indsamlet data fra kredsløbet om Mars i mere end seks år for at hjælpe forskere med at finde ud af, hvordan Mars mistede sin atmosfære, og for at give andre vigtige videnskabelige indsigter om udviklingen af ​​planetens klima. Siden rumfartøjet krydsede Phobos kredsløb omkring fem gange hver jorddag, da det kredsede om Mars under sin primære mission, Nénon og hans kolleger regnede med, at de kunne bruge MAVEN-målinger til at lære noget om Phobos, især da det er målet for den kommende MMX-mission.

De stolede på MAVENs supratermiske og termiske ionsammensætningsinstrument, eller STATISK, at måle Mars-ionerne i Phobos' kredsløb. STATIC måler den kinetiske energi og hastighed af indkommende partikler. Dette gør det muligt for forskere at beregne deres masse. Baseret på de forskellige målte ionermasser, STATIC bestemte, hvilke partikler der kom fra Mars i stedet for fra Solen. Solen udsender også atmosfæresprængende ioner, dog overvejende dem med meget lavere masse. Forskere estimerede derefter, hvor mange ioner der kunne komme til overfladen af ​​Phobos, og hvor dybt de ville blive implanteret (ikke mere end flere hundrede nanometer, som er omkring 250 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår).

"Det, Quentin har gjort, er at tage undersøgelser, vi har lavet på månen og på andre måner i solsystemet og anvendt de samme metoder på Phobos for første gang, " sagde Andrew Poppe, associeret forsker ved Space Sciences Laboratory og medforfatter til Phobos-artiklen.

Ja, at studere måner for at lære mere om deres moderplaneter er almindelig praksis. Jordens måne, for eksempel, uden atmosfære, vind, eller vand for at fjerne dens overflade for gamle spor, anses af videnskabsmænd for at være det bedst bevarede arkiv, vi har over det tidlige solsystem.

"Det, vi har set i Apollo-prøver, er, at månen tålmodigt har registreret individuelle atomer, der kommer fra Solen og fra Jorden, " sagde Poppe. "Det er en rigtig fed historisk rekord."

Forskere håber, at flere prøver fra månens overflade vil informere os om Jordens gamle atmosfære eller tidlige magnetfelt. Poppe, hvis Berkeley-kolleger designede og byggede STATIC-instrumentet, sagde, at han spekulerede på, om overfladen af ​​Phobos ville være i stand til at afsløre information om tidlige Mars, når planeten ser ud til at have været varm og våd.

Så da han fandt sig selv, For flere år siden, uden internettjeneste i laboratoriet, "Jeg blev tvunget til at tale med mine kolleger over kaffe, fordi vi ikke havde noget bedre at lave, " sagde Poppe. Han spurgte dem, om Phobos kunne blive udsat for Mars-ioner, ligesom Jordens måne ofte udsættes for partikler, der kommer fra Jorden. "Ser I nogen beviser for dette?" spurgte han.

Ingen havde undersøgt dette, så Poppe lavede noget computermodellering, som indikerede, at han var inde på noget. Da Nénon kom til Space Sciences Laboratory i 2019, han tilbød at gennemsøge MAVEN-data for at finde ud af, om Poppes model var rigtig. Det viser sig, at det var det. "Så forhåbentlig vil dette fund have en indvirkning på de videnskabelige aktiviteter i MMX-missionen, " sagde Nénon.