ESA:s Mars Express har fångat detaljerade vyer av de små, ärrad och oregelbundet formad måne Phobos från olika vinklar under en unik förbiflygning.

Mars har två månar:Phobos och den mindre och mer avlägsna Deimos, uppkallad efter de grekiska mytologiska personifieringarna av rädsla (Phobos - därav "fobi") och terror (Deimos).

Mars Express har utforskat den här duon sedan den började observera den röda planeten 2004:den har sett Phobos med Saturnus vackra ringar i bakgrunden, skummade förbi månen på ett avstånd av bara 45 km, använde sin högupplösta stereokamera för att ta otroligt detaljerade 360-gradersbilder av Phobos och dess spännande markerade yta, och närmade sig Deimos för att producera en rad bilder och sätta fast månens läge och rörelser.

En ny bildsekvens från Mars Express fångar nu Phobos rörelser och yta i detalj. Filmen består av 41 bilder tagna den 17 november 2019, när Phobos passerade Mars Express på ett avstånd av 2400 km. Mars Express är för närvarande den enda rymdfarkost som kan träffa Phobos i nära anslutning.

Denna möjlighet gjorde det möjligt för rymdfarkosten att se otaliga funktioner över månens yta. Ett antal nedslagskratrar kan ses, skapades när den 26 km långa Phobos träffades av små kroppar och steniga skräp under sina resor genom rymden. Den största av dessa är Stickney-kratern, som kan ses mot mitten av ramen och mäter 10 km tvärs över.

Också synliga är ett antal linjära märken och fåror som liknar långa, djupa spår eller repor. Ursprunget till dessa egenskaper är osäkert:de kan ha skurits ut av skräp som rullade över månens yta, eller skapad när månen drogs i olika riktningar av tidvattenkrafter som drivs av sin moderplanet.

Bildsekvensen visar Phobos i ett antal vinklar—månen kan ses rotera, och ljusnar sakta innan det börjar mörkna igen. Månens lätta upp-och-nerrörelse orsakas av den lätta svängningen av Mars Express, eftersom rymdfarkosten har roterat från sin normala position (pekar mot Mars) till denna nya (pekar mot Phobos) för att få dessa bilder.

Dessa data illustrerar på ett bra sätt konceptet med fasvinkel:vinkeln mellan en ljuskälla (i detta fall, solen) och observatören (Mars Express), sett från själva målobjektet (Phobos). Den initiala fasvinkeln är 17 grader, sjunker till nästan 0 grader mitt i tiden (när Phobos är som ljusast), och stiger sedan till 15 grader i slutet av animeringen.

För att få en mental bild av denna bana, man kan föreställa sig Mars Express som observerar Phobos från ena sidan, rör sig sakta över för att dra i nivå med den, och sedan gå bort till andra sidan, rita en båge på himlen mellan Phobos och solen.

Bilder tagna över en rad fasvinklar, som visas här, är otroligt användbara för forskare. Olika skuggor kastas när solens position ändras i förhållande till målobjektet:detta belyser och framhäver ytegenskaperna och möjliggör beräkningar av objekthöjden, djup och lättnad, och avslöjar mycket om grovheten, porositet och reflektionsförmåga hos själva ytmaterialet.

En fasvinkel på noll grader uppstår när solen är direkt bakom betraktaren. I denna anpassning, allt ljus som lyser upp Phobos träffar ytan vertikalt och reflekteras därmed till stor del tillbaka ut i rymden, får målobjektet att lysa upp märkbart, som syns i animationen, och skuggor att försvinna. Den lägsta fasvinkeln i denna animation är inte exakt noll, men 0,92 grader.

Detta arrangemang - av solen, Mars Express och Phobos där den senare observeras i en fasvinkel på nära noll - är mycket sällsynt, och händer bara tre gånger om året som mest. Andra chanser att uppnå en fasvinkel på under ett kommer inte att inträffa förrän i april och september 2020 (i det senare fallet, Mars Express kan uppnå en fasvinkel på exakt noll).

Som sådan, Mars Express tar alla tillfällen i akt att se denna lilla och spännande måne från denna vinkel, för att belysa dess egenskaper, beteende, möjligt ursprung, orbitala egenskaper och placering i rymden – och att undersöka dess potential som uppdragsdestination.

Phobos kan vara en obekant värld, men fenomenet som visas i filmen är bekant för alla som har sett en fullmåne. För att skapa en fullmåne, solen, Jorden och månen är i linje i en ungefär rät linje (även om på grund av orbitala lutningar, en exakt uppställning är sällsynt, och resulterar i en månförmörkelse). Här är fasvinkeln - vinkeln mellan ljuskällan (solen) och observatören på jordens yta, sett från månen - är noll, precis som i filmen om Phobos. I dag, 12 december, markerar den sista fullmånen 2019. Så se upp, och tänk på Mars lilla måne Phobos.