De natuurlijke satellieten van Mars - Phobos en Deimos - zijn een mysterie sinds ze voor het eerst werden ontdekt. Hoewel algemeen wordt aangenomen dat het voormalige asteroïden zijn die zijn gevangen door de zwaartekracht van Mars, blijft dit niet bewezen. En hoewel bekend is dat sommige oppervlaktekenmerken van Phobos het gevolg zijn van de zwaartekracht van Mars, is de oorsprong van de lineaire groeven en kraterkettingen (catenae) onbekend gebleven.
Maar dankzij een nieuwe studie door Erik Asphaug van de Arizona State University en Michael Nayak van de University of California, kunnen we misschien beter begrijpen hoe Phobos zijn 'groovy' oppervlak kreeg. Kortom, ze geloven dat re-accretie het antwoord is, waarbij al het materiaal dat werd uitgestoten toen meteoren de maan troffen, uiteindelijk terugkeerde om het oppervlak opnieuw te raken.
Natuurlijk gaan de mysteries van Phobos verder dan zijn oorsprong en oppervlaktekenmerken. Ondanks dat het bijvoorbeeld veel zwaarder is dan zijn tegenhanger Deimos, draait het om Mars op een veel kortere afstand (9.300 km vergeleken met meer dan 23.000 km). Uit de dichtheidsmetingen is ook gebleken dat de maan niet bestaat uit massief gesteente en dat het bekend is dat het aanzienlijk poreus is.
Vanwege deze nabijheid is het onderhevig aan veel getijdekrachten die door Mars worden uitgeoefend. Dit zorgt ervoor dat het interieur, waarvan wordt aangenomen dat een groot deel uit ijs bestaat, buigt en strekt. Deze actie, zo is theoretiseerd, is wat verantwoordelijk is voor de stressvelden die op het maanoppervlak zijn waargenomen.
Deze actie kan echter geen verklaring zijn voor een ander veelvoorkomend kenmerk op Phobos, namelijk de striatiepatronen (ook bekend als groeven) die loodrecht op de spanningsvelden staan. Deze patronen zijn in wezen ketens van kraters die typisch 20 km (12 mi) lang, 100-200 meter (330-660 ft) breed en gewoonlijk 30 m (98 ft) diep zijn.
In het verleden werd aangenomen dat deze kraters het resultaat waren van dezelfde inslag die Stickney heeft gecreëerd, de grootste inslagkrater op Phobos. Analyse van de Mars Express missie bleek dat de groeven niet gerelateerd zijn aan Stickney. In plaats daarvan zijn ze gecentreerd op de voorrand van Phobos en vervagen ze naarmate ze dichter bij de achterrand komen.
Omwille van hun studie, die onlangs is gepubliceerd in Natuurcommunicatie, Asphaug en Nayak gebruikten computermodellering om te simuleren hoe andere meteorologische inslagen deze kraterpatronen hadden kunnen creëren, die volgens hen werden gevormd toen de resulterende ejecta terugcirkelden en het oppervlak op andere locaties troffen.
Zoals Dr. Asphaug via e-mail aan Space Magazine vertelde, was hun werk het resultaat van een bijeenkomst van geesten die een interessante theorie voortbracht:
"Dr. Nayak had gestudeerd bij prof. Francis Nimmo (van UCSC), het idee dat ejecta kon wisselen tussen de Marsmanen. Dus Mikey en ik ontmoetten elkaar om daarover te praten, en de mogelijkheid dat Phobos zijn eigen ejecta kon opvegen Oorspronkelijk had ik gedacht dat door seismische gebeurtenissen (veroorzaakt door schokken) Phobos het materiaal netjes zou kunnen afwerpen, omdat het binnen de Roche-limiet ligt, en dat dit materiaal zou uitdunnen in ringen die door Phobos opnieuw zouden worden aangemaakt. Dat kan nog steeds gebeuren, maar voor de prominente catenae bleek het antwoord veel eenvoudiger (na veel nauwgezette berekeningen) - die krateruitwerpa is sneller dan de ontsnappingssnelheid van Phobos, maar veel langzamer dan de baansnelheid van Mars, en veel ervan wordt na verschillende keren opgeveegd co-banen rond Mars, vormen deze patronen. "
Kortom, ze theoretiseerden dat als een meteoriet Phobos precies op de juiste plaats zou vasthouden, het resulterende puin in de ruimte zou kunnen worden gegooid en later zou kunnen worden meegesleurd terwijl Phobos terugzwaaide rond Mars. Dacht dat Phobos niet voldoende zwaartekracht heeft om ejecta alleen weer aan te brengen, zorgt de zwaartekracht van Mars ervoor dat alles wat door de maan wordt afgeworpen, in een baan eromheen wordt getrokken.
Zodra dit puin in een baan rond Mars is getrokken, zal het een paar keer rond de planeet cirkelen totdat het uiteindelijk in het baanpad van Phobos valt. Wanneer dat gebeurt, zal Phobos ermee in botsing komen en een andere impact veroorzaken die meer ejecta veroorzaakt, waardoor het hele proces zichzelf herhaalt.
Uiteindelijk concludeerden Asphaug en Nayak dat als een botsing op een bepaald moment Phobos zou raken, de daaropvolgende botsingen met het resulterende puin een ketting van kraters zouden vormen in waarneembare patronen - mogelijk binnen enkele dagen. Het testen van deze theorie vereiste enige computermodellering op een echte krater.
Door Grildrig (een 2,6 km lange krater nabij de noordpool van Phobos) als referentiepunt te gebruiken, toonde hun model aan dat de resulterende reeks kraters consistent was met de kettingen die zijn waargenomen op het oppervlak van Phobos. En hoewel dit een theorie blijft, biedt deze eerste bevestiging een basis voor verder testen.
"De eerste hoofdtest van de theorie is dat de patronen bij elkaar passen, bijvoorbeeld uitwerpselen van Grildrig," zei Asphaug. "Maar het is nog steeds een theorie. Het heeft een aantal testbare implicaties waar we nu aan werken. "
Naast het aanbieden van een plausibele verklaring van de oppervlaktekenmerken van Phobos, is hun studie ook belangrijk omdat het de eerste keer is dat sesquinaire kraters (dwz kraters veroorzaakt door ejecta die in een baan rond de centrale planeet zijn terechtgekomen) zijn teruggevoerd tot hun primaire effecten .
In de toekomst zou dit soort proces een nieuwe manier kunnen blijken om de oppervlaktekenmerken van planeten en andere lichamen te beoordelen, zoals de zwaar gekraterde manen van Jupiter en Saturnus. Deze bevindingen zullen ons ook helpen meer te weten te komen over de geschiedenis van Phobos, wat op zijn beurt licht zal werpen op de geschiedenis van Mars.
"[Het] vergroot ons vermogen om transversale relaties aan te gaan met Phobos die de sequentie van de geologische geschiedenis zullen onthullen," voegde Asphaug eraan toe. "Aangezien de geologische geschiedenis van Phobos is toegespitst op de getijdevervlieging van Mars, bij het leren van de tijdschaal van de geologie van Phobos we leren over de binnenstructuur van Mars ”
En al deze informatie zal waarschijnlijk van pas komen als het tijd is voor NASA om bemande missies naar de Rode Planeet op te zetten. Een van de belangrijkste stappen in de voorgestelde 'Reis naar Mars' is een missie naar Phobos, waar de bemanning, een leefgebied van Mars en de voertuigen van de missie allemaal zullen worden ingezet voorafgaand aan een missie naar het oppervlak van Mars.
Meer leren over de binnenstructuur van Mars is een doel dat wordt gedeeld door veel van NASA's toekomstige missies naar de planeet, waaronder NASA's InSight Lander (schema's voor lancering in 2018). Licht werpen op de geologie van Mars zal naar verwachting een lange weg afleggen om uit te leggen hoe de planeet miljarden jaren geleden zijn magnetosfeer en daarmee zijn atmosfeer en oppervlaktewater verloor.
