Die meisten Theorien über die Entstehung von Phobos und seinem Schwestermond Deimos des Mars gehen davon aus, dass die beiden Monde nicht zusammen mit dem Mars entstanden sind, sondern eingefangene Asteroiden waren. Neue Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass sich Phobos relativ in der Nähe seines aktuellen Standorts durch Wiederansammlung von Material gebildet hat, das durch ein katastrophales Ereignis, wie beispielsweise einen großen Einschlag, in die Umlaufbahn des Mars gesprengt wurde. Dies könnte ein Ereignis sein, das der Entstehung des Erdmondes ähnelt. Thermische Infrarotspektrendaten von zwei Marsmissionen, Mars Express der ESA und Mars Global Surveyor der NASA, haben unabhängigen Forschern ähnliche neue Schlussfolgerungen über die Entstehung von Phobos geliefert.
Der Ursprung der beiden Marssatelliten ist seit langem ein Rätsel. Frühere Forscher haben postuliert, dass Phobos aufgrund der geringen Größe von Phobos und der stark von Kratern übersäten Oberfläche sowie der Tatsache, dass der Mars relativ nahe am Asteroidengürtel liegt, ein eingefangener Asteroid war. Kürzlich deuteten alternative Szenarien darauf hin, dass beide Monde in-situ durch die Wiederansammlung von Gesteinsschutt gebildet wurden, die nach einem großen Einschlag in die Umlaufbahn des Mars gesprengt wurden, oder durch die Wiederansammlung von Überresten eines ehemaligen Mondes, der durch die Gezeitenkraft des Mars zerstört wurde.
Heute stellten Dr. Giuranna vom Istituto Nazionale di Astrofisica in Rom, Italien, und Dr. Rosenblatt vom Königlichen Observatorium von Belgien ihre neuen Ergebnisse auf dem European Planetary Science Congress in Rom vor sowie die Messungen der hohen Porosität von Phobos aus dem Mars Radio Science Experiment (MaRS) an Bord von Mars Express, unterstützen das Reakkretionsszenario.
„Das Verständnis der Zusammensetzung der Marsmonde ist der Schlüssel, um diese Entstehungstheorien einzuschränken“, sagte Giuranna.
Räumliche Positionen von TES und Beobachtungen von Phobos, die für die Zusammensetzungsanalyse verwendet wurden. Credit: Giuranna und Rosenblatt
Frühere Beobachtungen von Phobos bei sichtbaren und nahen Infrarot-Wellenlängen deuten auf das mögliche Vorhandensein von kohlenstoffhaltigen chondritischen Meteoriten hin, die kohlenstoffreich sind und wahrscheinlich aus der frühen Entstehung des Sonnensystems stammen, die üblicherweise mit Asteroiden in Verbindung gebracht werden, die im mittleren Teil des Asteroidengürtels dominieren. Dieser Befund würde das Szenario der frühen Asteroideneinfangung unterstützen. Jüngste thermische Infrarot-Beobachtungen des Mars Express Planetary Fourier Spectrometers zeigen jedoch eine schlechte Übereinstimmung mit jeder Klasse von chondritischen Meteoriten. Stattdessen plädieren sie für die In-situ-Szenarien.
„Wir haben zum ersten Mal eine Art von Mineral namens Schichtsilikate auf der Oberfläche von Phobos entdeckt, insbesondere in den Gebieten nordöstlich von Stickney, seinem größten Einschlagskrater“, sagte Giuranna. „Dies ist sehr faszinierend, da es die Wechselwirkung von Silikatmaterialien mit flüssigem Wasser auf dem Mutterkörper vor der Einarbeitung in Phobos impliziert. Alternativ können sich Schichtsilikate in situ gebildet haben, aber dies würde bedeuten, dass Phobos eine ausreichende interne Erwärmung benötigt, damit flüssiges Wasser stabil bleibt. Detailliertere Kartierungen, In-Situ-Messungen von einem Lander oder die Rückgabe von Proben würden idealerweise helfen, dieses Problem eindeutig zu lösen.“
Aber auch andere Beobachtungen scheinen mit den auf der Marsoberfläche identifizierten Mineralarten übereinzustimmen. Aus diesen Daten geht hervor, dass Phobos näher mit dem Mars verwandt ist als Objekte von anderen Orten im Sonnensystem.
„Die Einfangszenarien von Asteroiden haben auch Schwierigkeiten, die aktuelle nahezu kreisförmige und nahezu äquatoriale Umlaufbahn beider Marsmonde zu erklären“, sagte Rosenblatt.
Das MaRS-Instrument nutzte die Frequenzschwankungen der Funkverbindung zwischen der Raumsonde und den erdgestützten Verfolgungsstationen, um die Bewegung der Raumsonde bei Störungen durch die Anziehungskraft von Phobos genau zu rekonstruieren die genaueste Messung der Masse von Phobos mit einer Genauigkeit von 0,3%.
Darüber hinaus konnte das Team mit einer Dichte von 1,86 ± 0,02 g/cm3 die bisher beste Schätzung des Volumens von Phobos abgeben.
„Diese Zahl ist deutlich niedriger als die Dichte von meteoritischem Material, das mit Asteroiden in Verbindung gebracht wird. Es impliziert eine schwammartige Struktur mit Hohlräumen, die 25-45% im Inneren von Phobos ausmachen“, sagte Rosenblatt.
„Eine hohe Porosität ist erforderlich, um die Energie des großen Einschlags zu absorbieren, der den Stickney-Krater (der große Krater auf Phobos) erzeugt hat, ohne den Körper zu zerstören“, sagte Giuranna. „Außerdem unterstützt ein hochporöses Inneres von Phobos, wie es vom MaRS-Team vorgeschlagen wurde, die Szenarien der Reakkretionsbildung.“
Die Forscher sagten, ein hochporöser Asteroid hätte wahrscheinlich nicht überlebt, wenn er vom Mars eingefangen worden wäre. Alternativ kann solch ein hochporöser Phobos aus der erneuten Akkretion von Felsblöcken in der Umlaufbahn des Mars resultieren. Bei der Reakkretion reakkretieren die größten Blöcke aufgrund ihrer größeren Masse zuerst und bilden einen Kern mit großen Findlingen. Dann akkumulieren die kleineren Trümmer wieder, füllen aber wegen der geringen Eigengravitation des kleinen Körpers in der Formation nicht die Lücken, die zwischen den großen Blöcken verbleiben. Schließlich maskiert eine relativ glatte Oberfläche den Hohlraum im Inneren des Körpers, der dann nur indirekt erkannt werden kann. Somit unterstützt ein hochporöses Inneres von Phobos, wie es vom MaRS-Team vorgeschlagen wurde, die Szenarien der Reakkretionsbildung.
Die Forscher sagten, sie würden gerne mehr Daten über Phobos haben, um ihre Ergebnisse zu verifizieren, und die bevorstehende russische Phobos-Grunt-Mission (Phobos Sample Return), die für 2011 geplant ist, wird dazu beitragen, mehr Verständnis über den Ursprung von Phobos zu gewinnen.
Quelle: Europlanet-Konferenz