研究人员说他们已经解决了火星卫星令人费解的谜团

艺术家对火星上的原始卫星与小行星碰撞的印象，可能导致了火卫一和狄莫斯的形成。

苏黎世联邦理工学院地球物理研究所和苏黎世大学物理研究所的研究人员说，火卫一和地摩斯是一个较大的火星卫星的遗骸，该卫星在1至27亿年前就破裂了。他们与美国海军天文台合作，使用InSight Mars任务中的计算机模拟和地震记录得出了这一结论。

自1877年被发现以来，火星的两个卫星，火卫一和地魔，一直困扰着研究人员。它们很小：火卫一的直径为22公里，是我们月球直径的160倍，而迪摩斯的直径甚至更小，直径只有12公里。苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的博士生Amirhossein Bagheri说：“我们的卫星基本上是球形的，而火星的卫星则非常不规则，像土豆一样。”他补充说：“与自然卫星相比，phobos和Deimos看起来更像是小行星。”

这使人们怀疑它们实际上可能是在火星重力场中捕获的小行星。“但这就是问题开始的地方，” Bagheri说。预计捕获的物体将遵循绕地球的偏心轨道，并且该轨道将具有随机倾斜度。与该假设相反，火星卫星的轨道几乎是圆形的，并在火星的赤道平面内运动。那么，对火卫一和狄莫斯当前轨道的解释是什么？为了解决这个动态问题，研究人员依靠计算机仿真。

计算过去

苏黎世大学物理研究所和苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的高级科学家阿米尔·汗（Amir Khan）说：“我们的想法是追溯轨道及其变化。事实证明，火卫一和狄莫斯的轨道过去似乎是交叉的。汗说：“这意味着卫星很可能在同一地点，因此起源也相同。”研究人员得出的结论是，当时有更大的天体在火星上运行。最初的月亮可能被另一具尸体击中并因此分解。Bagheri说，火卫一和Deimos是这颗失落的月亮的其余部分，他是这项研究的主要作者，该研究现已发表在自然天文学杂志上。

这些结论虽然容易理解，但需要进行广泛的初步工作。首先，研究人员必须完善描述月亮与火星之间相互作用的现有理论。Khan解释说：“所有天体都相互施加潮汐力。”这些力导致能量转换的一种形式，称为耗散，其大小取决于物体的大小，其内部组成以及彼此之间的距离。

洞察火星及其卫星内部

美国国家航空航天局（NASA）的InSight任务目前正在火星上进行探索，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）参与了该活动：地震台电子设备用于记录地震和陨石撞击，该电子设备已在ETH生产。Khan说：“这些记录使我们可以查看红色星球内部，并且此数据用于限制火星模型的计算和红色星球内部发生的耗散。”

其他火星探测器的图像和测量结果表明，火卫一和火卫一由非常多孔的材料制成。它们的密度小于2克/立方厘米，远低于地球的平均密度5.5克/立方厘米。汗怀疑，“火卫一内部有很多空腔，里面可能装有冰水，这就是潮汐造成大量能量消散的地方。”

利用这些发现及其关于潮汐效应的精炼理论，研究人员进行了数百次计算机模拟，以追踪卫星的轨道向后移动的时间，直到它们到达相交点-即Phobos和Deimos诞生的那一刻。取决于模拟，该时间点位于过去的1到27亿年之间。Bagheri说：“确切的时间取决于火卫一和Deimos的物理特性，即它们的多孔性。”计划于2024年发射的日本探测器将探索火卫一并将样本送回地球。研究人员希望这些样本将提供有关火星卫星内部的必要细节，从而可以更精确地计算其起源。

火卫一的尽头

他们计算得出的另一件事是，火卫一和狄摩斯的共同祖先比火卫一离火星更远。研究人员解释说，虽然较小的Deimos仍留在它出现的地方，但潮汐力正在使较大的火卫一接近火星-这个过程仍在进行中。他们的计算机模拟还显示了卫星轨道的未来发展。似乎Deimos会非常缓慢地离开火星，就像我们的月亮正慢慢从地球上退去一样。然而，火卫一将在不到4000万年的时间内坠入火星，或者在接近火星时被重力破坏。

参考：Amirhossein Bagheri，Amir Khan，Michael Efroimsky，Mikhail Kruglyakov和Domenico Giardini撰写的“动植物祖先遗留的动力学证据”，2021年2月22日，自然天文学。DOI：
10.1038 / s41550-021-01306-2