Var Phobos og Deimos engang en enkelt Marsmåne, der delte sig? Ikke sandsynligt, siger ny undersøgelse

Oprindelsen af ​​Phobos og Deimos, de to Mars-måner, har været et mysterium for astronomer. Disse to kroppe er en brøkdel af Månens størrelse og masse og måler kun 22,7 km (14 mi) og 12,6 km (7,83 mi) i diameter. Begge har en hurtig omløbsperiode, der tager kun 7 timer, 39 minutter og 12 sekunder (Phobos) og 30 timer, 18 minutter og 43 sekunder (Deimos) at fuldføre en bane omkring Mars. Begge er også uregelmæssige i form, hvilket får mange til at spekulere i, at de engang var asteroider, der blev smidt ud af hovedbæltet og blev fanget af Mars' tyngdekraft.

Der er også teorien om, at Phobos og Deimos engang var en enkelt måne, der blev ramt af et massivt objekt, hvilket fik den til at splitte op (også kaldet "spaltningshypotesen"). I et nyligt papir gentog et internationalt hold af forskere ledet af Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) denne hypotese. De fastslog, at en enkelt måne i en synkron bane ikke ville have produceret to satellitter, som vi ser der i dag. I stedet hævder de, at de to måner ville have kollideret inden længe og dannet en affaldsring, der ville have skabt et helt nyt månesystem.

Papiret, der beskriver deres resultater, udkom for nylig online og vil blive offentliggjort i The Planetary Science Journal . Forskningen blev ledet af Dr. Ryuki Hyodo, en forsker ved afdelingen for solsystemvidenskab ved ISAS, en del af Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Han fik selskab af forskere fra Earth-Life Science Institute ved Tokyo Institute of Technology, Paris Globe Institute of Physics ved Universite de Paris og Orbital Dynamics and Planetary Group ved Sao Paulo State University.

Som nævnt er emnet for, hvor Mars' måner kom fra, blevet et varmt emne for astronomer i de senere år. Historisk set har astronomer lænet sig mod Capture Hypothesis, som siger, at Phobos og Deimos engang var D-type asteroider. Disse er asteroider sammensat af organisk-rige silikater, kulstof og silikater, der ikke indeholder vand (vandfrit), som kan have vandis i deres indre. Denne hypotese er i høj grad motiveret af observationer, der afslørede ligheder i spektre mellem D-type asteroider og disse måner.

Alternativt siger Giant Impact Hypothesis, at et slaglegeme ramte Mars og skabte en affaldsring rundt om planeten, der samlede sig og dannede to murbrokker-bunke objekter. Dette svarer til den mest almindeligt accepterede teori om, hvordan Jord-måne-systemet blev dannet for milliarder af år siden på grund af et sammenstød med et objekt på størrelse med Mars ved navn Theia (også kaldet den gigantiske nedslagshypotese). For nylig er det blevet foreslået, at Phobos og Deimos måske ikke er ur-objekter, der er et resultat af fangst eller et nedslag, men er resterne af en urmåne, der brød fra hinanden.

Denne teori er blevet døbt "ring-måne-genbrugshypotesen", som blev fremsat i et 2021-papir af Amirhossein Bagheri et al. Ifølge denne hypotese blev denne stammåne revet fra hinanden for 1 til 2,8 milliarder år siden, enten af ​​tidevandskræfter eller et nedslag. Det resulterende affald ville have dannet en ring omkring Mars, der til sidst blev genbrugt til at danne Phobos og Deimos. Som astronomer har bemærket, præsenterer denne model nogle problemer, som inkluderer det faktum, at Mars stadig ville have et ringsystem. Som Dr. Hyodo forklarede til Universe Today via e-mail, bemærkede han og hans team, at der er andre problemer:

"Ved at studere månernes tidevandsudvikling tilbage i tiden fandt Bagheri et al. (2021) en løsning på, at Phobos og Deimos engang kunne have baner, der ville krydse hinanden. Dette er deres bevis:at sige, at Phobos og Deimos engang var en enkelt måne, der blev delt for at danne Phobos og Deimos. Bemærk, at hvis du ændrer parametre, der styrer tidevandsudviklingen, krydser Phobos og Deimos baner ikke hinanden. Ideen bag Bagheri et al. er baseret på deres parametre, der har resulteret i orbital krydsning i fortiden."

For at teste denne hypotese begyndte Dr. Hyodo og hans kolleger med den antagelse, at Phobos og Deimos engang var en enkelt krop. De udførte derefter numeriske simuleringer, der kombinerede geofysiske og tidevands-evolutionsmodeller af et Mars-satellitsystem. Ud fra dette, sagde Dr. Hyodo, fastslog de, at det var højst usandsynligt, at Phobos og Deimos stammede fra et enkelt objekt:

"Vi beregnede derefter successive orbitale udviklinger af månerne i den direkte 3-kropstilgang (Mars-Phobos-Deimos), som præcist kan beregne nærmøder, gravitationsinteraktioner og kollisioner mellem måner. Vi fandt ud af, at de to måner højst sandsynligt ville ( mere end>90 % tilfældigt) kolliderer med hinanden inden for en meget kort tidsskala efter opdelingen (<10 ⁴ flere år). Dette påvirkning er meget ødelæggende (dvs. højhastighedspåvirkning), og dermed er de to måner (Phobos og Deimos) katastrofalt ødelagt."

Kort sagt, hvis Phobos og Deimos var splittet fra en enkelt stammåne (1 til 2,7 milliarder år siden), ville de have kollideret inden for 100.000 år. Dette ville have efterladt Mars med en anden affaldsring, der stadig ville være der i dag, snarere end dens to uregelmæssigt formede satellitter, der tilfældigvis er asteroidelignende i sammensætning. Disse resultater har fornyet debatten om, hvor Mars' måner kom fra, og antyder også, at det måske ikke bliver løst, før prøve-retur-missioner er sendt for at udforske Mars-satellitterne.

Flere missionskoncepter er i øjeblikket på bordet. I 2008 begyndte NASAs Glenn Research Center at studere en mulig prøve-returmission kendt som Hall-konceptet. Dette koncept i New Frontiers-klassen ville udføre en prøve-retur fra Phobos og Deimos. I januar 2013 begyndte forskere fra Standford University, Massachusetts Institute of Technology (MIT) og NASA's Jet Propulsion Laboratory at samarbejde om en ny Phobos Surveyor-mission. Missionen er i øjeblikket i testfaser med et potentielt lanceringsvindue på 2023 og 2033.

I marts 2014 foreslog NASA en Discovery-klassemission kaldet Phobos And Deimos &Mars Environment (PADME), som ville placere en orbiter i kredsløb om Mars i 2021 for at studere Phobos og Deimos. Et kulturarvskoncept kaldet OSIRIS-REx 2 overvejes, som ville bruge dele fra den første OSIRIS-REx-mission (en prøve-retur-mission til asteroiden Bennu) og udføre en prøve-retur-mission fra Phobos og Deimos. Ud over NASA håber andre rumbureauer også at sende robotterumfartøjer for at udforske Mars-satellitterne.

I 2015 afslørede Japanese Aerospace Exploration (JAXA) deres koncept for en prøve-returmission til Phobos kendt som Martian Moons Exploration (MMX). Denne mission ville gennemføre en Deimos forbiflyvning, før den landede på Phobos flere gange for at få prøver - svarende til hvad Hayabusa2-missionen gjorde på asteroiden Ryugu. This mission is international in scope, with NASA and the ESA contributing, and is currently scheduled to launch in 2024 and return samples to Earth five years later.

Russia plans to repeat its previous attempt to send a sample-return mission to Phobos named Fobos-Grunt (Russian for "Phobos Ground") in the late 2020s. In 2015, the ESA began assessing a sample-return mission to Phobos called Phootprint, which was planned for launch by 2024. This mission was originally conceived as a collaborative effort between the ESA and Roscosmos, which have since terminated their cooperation agreements due to Russia's invasion of Ukraine.

From all these proposals, it is clear that multiple space agencies intend to explore the Moons of Mars in the near future. The origin and subsequent evolution of these moons are considered part of a wider effort to explore and characterize Mars. In the meantime, the debate continues. + Udforsk yderligere

Martian moon's orbit hints at an ancient ring of Mars