Die natürlichen Satelliten des Mars - Phobos und Deimos - waren seit ihrer ersten Entdeckung ein Rätsel. Obwohl allgemein angenommen wird, dass es sich um ehemalige Asteroiden handelt, die von der Schwerkraft des Mars erfasst wurden, bleibt dies unbewiesen. Während bekannt ist, dass einige der Oberflächenmerkmale von Phobos auf die Schwerkraft des Mars zurückzuführen sind, ist der Ursprung seiner linearen Rillen und Kraterketten (Catenae) unbekannt geblieben.
Dank einer neuen Studie von Erik Asphaug von der Arizona State University und Michael Nayak von der University of California können wir jedoch besser verstehen, wie Phobos zu seiner „groovigen“ Oberfläche gekommen ist. Kurz gesagt, sie glauben, dass eine erneute Akkretion die Antwort ist, bei der das gesamte Material, das beim Aufprall von Meteoren auf den Mond ausgeworfen wurde, schließlich zurückkehrte, um erneut auf die Oberfläche zu treffen.
Natürlich gehen die Geheimnisse von Phobos über seinen Ursprung und seine Oberflächenmerkmale hinaus. Zum Beispiel umkreist es den Mars in einer viel näheren Entfernung (9.300 km im Vergleich zu über 23.000 km), obwohl es viel massiver ist als sein Gegenstück Deimos. Die Dichtemessungen haben auch gezeigt, dass der Mond nicht aus festem Gestein besteht und bekanntermaßen erheblich porös ist.
Aufgrund dieser Nähe ist es vielen Gezeitenkräften ausgesetzt, die vom Mars ausgeübt werden. Dies führt dazu, dass sich sein Inneres, von dem angenommen wird, dass ein großer Teil aus Eis besteht, biegt und dehnt. Es wurde angenommen, dass diese Aktion für die Spannungsfelder verantwortlich ist, die auf der Mondoberfläche beobachtet wurden.
Diese Aktion kann jedoch kein weiteres gemeinsames Merkmal von Phobos berücksichtigen, nämlich die Streifenmuster (auch bekannt als Rillen), die senkrecht zu den Spannungsfeldern verlaufen. Diese Muster sind im Wesentlichen Ketten von Kratern, die typischerweise eine Länge von 20 km (12 mi), eine Breite von 100 - 200 m (330 - 660 ft) und normalerweise eine Tiefe von 30 m (98 ft) haben.
In der Vergangenheit wurde angenommen, dass diese Krater das Ergebnis des gleichen Aufpralls waren, der Stickney, den größten Einschlagkrater auf Phobos, verursachte. Analyse aus dem Mars Express Mission ergab, dass die Rillen nicht mit Stickney verwandt sind. Stattdessen konzentrieren sie sich auf die Vorderkante von Phobos und verblassen, je näher man der Hinterkante kommt.
Für ihre Studie, die kürzlich in veröffentlicht wurde Naturkommunikation, Asphaug und Nayak verwendeten Computermodelle, um zu simulieren, wie andere meteorische Einflüsse diese Kratermuster erzeugt haben könnten, von denen sie vermuteten, dass sie gebildet wurden, als die resultierenden Ejekta zurückkreisten und an anderen Stellen auf die Oberfläche auftraten.
Wie Dr. Asphaug dem Space Magazine per E-Mail mitteilte, war ihre Arbeit das Ergebnis eines Treffens, das eine interessante Theorie hervorbrachte:
"Dr. Nayak hatte bei Prof. Francis Nimmo (von UCSC) die Idee studiert, dass Ejekta zwischen den Marsmonden wechseln könnte. Also trafen sich Mikey und ich, um darüber zu sprechen, und die Möglichkeit, dass Phobos sein eigenes Ejekta fegen könnte Ursprünglich hatte ich gedacht, dass seismische Ereignisse (ausgelöst durch Stöße) dazu führen könnten, dass Phobos Material tidal vergießt, da es innerhalb der Roche-Grenze liegt, und dass dieses Material in Ringe ausdünnen würde, die von Phobos wieder akkretiert würden. Das könnte immer noch passieren, Für die prominenten Ketten erwies sich die Antwort jedoch als viel einfacher (nach vielen sorgfältigen Berechnungen) - dieser Kraterauswurf ist schneller als die Fluchtgeschwindigkeit von Phobos, aber viel langsamer als die Umlaufgeschwindigkeit des Mars, und ein Großteil davon wird nach mehreren gefegt umkreist den Mars und bildet diese Muster. “
Grundsätzlich stellten sie die Theorie auf, dass, wenn ein Meteorit Phobos genau an der richtigen Stelle feststeckte, die entstandenen Trümmer in den Weltraum geworfen und später weggefegt werden könnten, wenn Phobos um den Mars zurückschwang. Obwohl Phobos nicht über genügend Schwerkraft verfügt, um Ejekta von selbst wieder zu akkretieren, sorgt die Anziehungskraft des Mars dafür, dass alles, was vom Mond abgeworfen wird, in die Umlaufbahn um ihn herum gezogen wird.
Sobald diese Trümmer in die Umlaufbahn um den Mars gezogen werden, umkreisen sie den Planeten einige Male, bis sie schließlich in die Umlaufbahn von Phobos fallen. In diesem Fall kollidiert Phobos damit und löst einen weiteren Aufprall aus, der mehr Auswurf auslöst, wodurch sich der gesamte Vorgang wiederholt.
Am Ende kamen Asphaug und Nayak zu dem Schluss, dass bei einem Aufprall auf Phobos an einem bestimmten Punkt die nachfolgenden Kollisionen mit den resultierenden Trümmern eine Kette von Kratern in erkennbaren Mustern bilden würden - möglicherweise innerhalb weniger Tage. Das Testen dieser Theorie erforderte einige Computermodelle an einem tatsächlichen Krater.
Unter Verwendung von Grildrig (einem 2,6 km langen Krater in der Nähe des Nordpols von Phobos) als Referenzpunkt zeigte ihr Modell, dass die resultierende Kraterkette mit den Ketten übereinstimmt, die auf der Oberfläche von Phobos beobachtet wurden. Und obwohl dies eine Theorie bleibt, bietet diese erste Bestätigung eine Grundlage für weitere Tests.
"Der erste Haupttest der Theorie ist, dass die Muster übereinstimmen, zum Beispiel Auswurf von Grildrig", sagte Asphaug. "Aber es ist immer noch eine Theorie. Es hat einige überprüfbare Auswirkungen, an denen wir gerade arbeiten. "
Ihre Studie bietet nicht nur eine plausible Erklärung für die Oberflächenmerkmale von Phobos, sondern ist auch insofern von Bedeutung, als es das erste Mal ist, dass Sesquinary-Krater (dh Krater, die durch Ejekta verursacht wurden, die in die Umlaufbahn um den Zentralplaneten gingen) auf ihre primären Auswirkungen zurückgeführt wurden .
In Zukunft könnte sich diese Art von Prozess als neuartige Methode zur Bewertung der Oberflächeneigenschaften von Planeten und anderen Körpern erweisen - beispielsweise der stark kraterartigen Monde von Jupiter und Saturn. Diese Erkenntnisse werden uns auch helfen, mehr über die Geschichte von Phobos zu erfahren, was wiederum dazu beitragen wird, die Geschichte des Mars zu beleuchten.
"[Es] erweitert unsere Fähigkeit, über Phobos hinweg übergreifende Beziehungen aufzubauen, die die Abfolge der geologischen Geschichte offenbaren", fügte Asphaug hinzu. "Da die geologische Geschichte von Phobos der Gezeitendissipation des Mars unterworfen ist, lernen wir die Zeitskala der Phobos-Geologie kennen wir lernen etwas über die innere Struktur des Mars “
Und all diese Informationen werden wahrscheinlich nützlich sein, wenn die NASA Zeit hat, Missionen mit Besatzung auf dem Roten Planeten durchzuführen. Einer der wichtigsten Schritte in der vorgeschlagenen „Reise zum Mars“ ist eine Mission nach Phobos, bei der die Besatzung, ein Mars-Lebensraum und die Fahrzeuge der Mission vor einer Mission auf der Marsoberfläche eingesetzt werden.
Mehr über die innere Struktur des Mars zu erfahren, ist ein Ziel, das viele zukünftige Missionen der NASA auf dem Planeten teilen, darunter InSight Lander der NASA (Startplan für 2018). Es wird erwartet, dass die Aufklärung der Marsgeologie einen großen Beitrag dazu leistet, zu erklären, wie der Planet vor Milliarden von Jahren seine Magnetosphäre und damit seine Atmosphäre und sein Oberflächenwasser verloren hat.
