Natürliche Satelliten des Mars – Phobos und Deimos – sind seit ihrer Entdeckung ein Rätsel. Obwohl allgemein angenommen wird, dass es sich um ehemalige Asteroiden handelt, die von der Schwerkraft des Mars eingefangen wurden, bleibt dies unbewiesen. Und obwohl bekannt ist, dass einige der Oberflächenmerkmale von Phobos das Ergebnis der Schwerkraft des Mars sind, blieb der Ursprung seiner linearen Rillen und Kraterketten (Catenae) unbekannt.
Aber dank einer neuen Studie von Erik Asphaug von der Arizona State University und Michael Nayak von der University of California sind wir vielleicht näher dran zu verstehen, wie Phobos zu seiner „groovigen“ Oberfläche kam. Kurz gesagt, sie glauben, dass die Reakkretion die Antwort ist, bei der das gesamte Material, das beim Aufprall der Meteore auf den Mond ausgestoßen wurde, schließlich zurückkehrte, um wieder auf die Oberfläche zu treffen.
Natürlich gehen die Geheimnisse von Phobos über seinen Ursprung und seine Oberflächenmerkmale hinaus. Obwohl es beispielsweise viel massiver ist als sein Gegenstück Deimos, umkreist es den Mars in einer viel geringeren Entfernung (9.300 km im Vergleich zu über 23.000 km). Seine Dichtemessungen haben auch gezeigt, dass der Mond nicht aus festem Gestein besteht und bekanntermaßen erheblich porös ist.
Bild von Phobos mit der beobachteten interessierenden Catena (links) und Reimpact-Karte für einen primären Einschlag bei Grildrig (rechts). Bildnachweis: ESA/Mars Express
Aufgrund dieser Nähe ist er vielen Gezeitenkräften ausgesetzt, die vom Mars ausgeübt werden. Dies führt dazu, dass sich sein Inneres, von dem angenommen wird, dass es zu einem großen Teil aus Eis besteht, biegt und dehnt. Diese Aktion, so wurde theoretisiert, ist für die Spannungsfelder verantwortlich, die auf der Mondoberfläche beobachtet wurden.
Diese Aktion kann jedoch kein weiteres gemeinsames Merkmal von Phobos erklären, nämlich die Streifenmuster (auch bekannt als Rillen), die senkrecht zu den Spannungsfeldern verlaufen. Diese Muster sind im Wesentlichen Kraterketten, die normalerweise 20 km (12 mi) lang, 100 – 200 m (330 – 660 ft) breit und normalerweise 30 m (98 ft) tief sind.
In der Vergangenheit ging man davon aus, dass diese Krater das Ergebnis des gleichen Einschlags sind, der auch entstanden ist Stickney , dem größten Einschlagskrater auf Phobos. Allerdings Analyse aus dem Mars-Express Mission ergab, dass die Grooves nicht mit Stickney zu tun haben. Stattdessen sind sie auf die Vorderkante von Phobos zentriert und verblassen, je näher man der Hinterkante kommt.
Um ... Willen ihr Studium , das kürzlich in . veröffentlicht wurdeNaturkommunikation,Asphaug und Nayak verwendeten Computermodelle, um zu simulieren, wie andere meteorische Einschläge diese Kratermuster erzeugt haben könnten, von denen sie theoretisierten, dass sie gebildet wurden, als die resultierenden Ejekta zurückkreisten und an anderen Orten auf die Oberfläche aufschlugen.
Bild, das den Stickney-Krater (links) zeigt und wie Ejekta von einem Einschlag Muster (rechts) und Kraterketten (Catenae) bilden können. Bildnachweis: ESA/DLR/FU Berlin-Neukum
Wie Dr. Asphaug Universe Today per E-Mail mitteilte, war ihre Arbeit das Ergebnis eines Treffens von Köpfen, das eine interessante Theorie hervorbrachte:
'DR. Nayak hatte bei Prof. Francis Nimmo (von der UCSC) die Idee studiert, dass Ejekta zwischen den Marsmonden wechseln könnten. Also haben Mikey und ich uns getroffen, um darüber zu sprechen und über die Möglichkeit, dass Phobos seinen eigenen Auswurf auffegen könnte. Ursprünglich hatte ich gedacht, dass seismische Ereignisse (ausgelöst durch Einschläge) dazu führen könnten, dass Phobos Material abgibt, da es sich innerhalb der Roche-Grenze befindet, und dass sich dieses Material zu Ringen ausdünnen würde, die von Phobos erneut akkretiert würden. Das könnte immer noch passieren, aber für die prominenten Catenae stellte sich die Antwort als viel einfacher heraus (nach vielen sorgfältigen Berechnungen) – dieser Kraterauswurf ist schneller als die Fluchtgeschwindigkeit von Phobos, aber viel langsamer als die Umlaufgeschwindigkeit des Mars und vieles davon wird nach mehreren gemeinsamen Umlaufbahnen um den Mars mitgerissen und bildet diese Muster.“
Im Grunde stellten sie die Theorie auf, dass, wenn ein Meteorit Phobos genau an der richtigen Stelle feststeckte, die resultierenden Trümmer in den Weltraum geschleudert und später aufgewirbelt worden sein könnten, als Phobos um den Mars zurückschwenkte. Obwohl Phobos nicht genügend Schwerkraft hat, um Auswurf selbst wieder zu akkretieren, sorgt die Anziehungskraft des Mars dafür, dass alles, was vom Mond abgeworfen wird, in seine Umlaufbahn gezogen wird.
Sobald dieser Schutt in die Umlaufbahn um den Mars gezogen wird, umkreist er den Planeten einige Male, bis er schließlich in die Umlaufbahn von Phobos fällt. Wenn das passiert, kollidiert Phobos damit, was einen weiteren Aufprall auslöst, der mehr Auswurf abwirft, wodurch sich der gesamte Vorgang wiederholt.
Die streifige und fleckige Oberfläche von Phobos mit dem Stickney-Krater in der Mitte. Bildnachweis: NASA/JPL/Mars Express
Am Ende kamen Asphaug und Nayak zu dem Schluss, dass, wenn Phobos an einem bestimmten Punkt ein Aufprall trifft, die nachfolgenden Kollisionen mit den resultierenden Trümmern eine Kette von Kratern mit erkennbaren Mustern bilden würden – möglicherweise innerhalb von Tagen. Um diese Theorie zu testen, waren einige Computermodelle an einem tatsächlichen Krater erforderlich.
Mit 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 besteht darin, 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 jetzt arbeiten.“
Ihre Studie bietet nicht nur eine plausible Erklärung der Oberflächenmerkmale von Phobos, sondern ist auch insofern von Bedeutung, als es zum ersten Mal ist, dass Sesquinarkrater (dh Krater, die von Auswurfkratern verursacht wurden, die in eine Umlaufbahn um den zentralen Planeten gelangten) auf ihre primären Einschläge zurückgeführt wurden .
Mosaik von Weltraumbildern, das die vielen „Gesichter“ des inneren Marsmondes Phobos zeigt. Bildnachweis: NASA
In Zukunft könnte sich ein solches Verfahren als neuartige Methode erweisen, um die Oberflächeneigenschaften von Planeten und anderen Körpern zu beurteilen – wie zum Beispiel die stark mit Kratern übersäten 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, übergreifende Beziehungen auf Phobos herzustellen, die die Abfolge der geologischen Geschichte aufdecken“, fügte Asphaug hinzu. „Da die geologische Geschichte von Phobos an die Gezeitenableitung des Mars gebunden ist, lernen wir beim Erlernen der Zeitskala der Phobos-Geologie die innere Struktur des Mars kennen.“
Und all diese Informationen werden sich wahrscheinlich als nützlich erweisen, wenn es für die NASA an der Zeit ist, bemannte Missionen zum 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 alle vor einer Mission zur Marsoberfläche eingesetzt werden.
Mehr über die innere Struktur des Mars zu erfahren ist ein Ziel, das viele der zukünftigen Missionen der NASA zum Planeten teilen, zu denen auch die der NASA gehören InSight-Lander (Startpläne für 2018). Es wird erwartet, dass die Erforschung der Geologie des Mars viel dazu beiträgt, zu erklären, wie der Planet vor Milliarden von Jahren seine Magnetosphäre und damit seine Atmosphäre und sein Oberflächenwasser verloren hat.
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