Ursprunget till Phobos och Deimos, de två marsmånarna, har varit ett mysterium för astronomer. Dessa två kroppar är en bråkdel av månens storlek och massa och mäter bara 22,7 km (14 mi) och 12,6 km (7,83 mi) i diameter. Båda har en snabb omloppsperiod, som tar bara 7 timmar, 39 minuter och 12 sekunder (Phobos) och 30 timmar, 18 minuter och 43 sekunder (Deimos) att slutföra en omloppsbana runt Mars. Båda är också oregelbundna till formen, vilket får många att spekulera i att de en gång var asteroider som sparkades ut ur huvudbältet och fångades av Mars gravitation.

Det finns också teorin att Phobos och Deimos en gång var en enda måne som träffades av ett massivt föremål, vilket fick den att splittras (aka "splittringshypotesen"). I en ny artikel tog ett internationellt team av forskare under ledning av Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) om denna hypotes. De fastställde att en enda måne i en synkron bana inte skulle ha producerat två satelliter som vi ser där idag. Istället, hävdar de, skulle de två månarna ha kolliderat inom kort och skapat en skräpring som skulle ha skapat ett helt nytt månsystem.

Tidningen som beskriver deras fynd dök nyligen upp online och kommer att publiceras i The Planetary Science Journal . Forskningen leddes av Dr. Ryuki Hyodo, en forskare vid Institutionen för solsystemvetenskaper vid ISAS, en del av Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Han fick sällskap av forskare från Earth-Life Science Institute vid Tokyo Institute of Technology, Paris Globe Institute of Physics vid Universite de Paris och Orbital Dynamics and Planetary Group vid Sao Paulo State University.

Som nämnts har ämnet var Mars månar kom ifrån blivit ett hett ämne för astronomer de senaste åren. Historiskt sett har astronomer lutat sig mot Capture Hypothesis, som säger att Phobos och Deimos en gång var asteroider av D-typ. Dessa är asteroider som består av organiskt rika silikater, kol och silikater som inte innehåller något vatten (vattenfritt) som kan ha vattenis i sitt inre. Denna hypotes är till stor del motiverad av observationer som avslöjade likheter i spektra mellan asteroider av D-typ och dessa månar.

Alternativt säger Giant Impact Hypothesis att en stötkropp slog till mot Mars och skapade en skräpring runt planeten som samlades och bildade två föremål med grushögar. Detta liknar den mest accepterade teorin om hur jorden-måne-systemet bildades för miljarder år sedan på grund av ett nedslag med ett Mars-stort objekt som heter Theia (även kallad den gigantiska nedslagshypotesen). På senare tid har det föreslagits att Phobos och Deimos kanske inte är ursprungsobjekt som är ett resultat av fångst eller ett slag, utan är resterna av en urmåne som gick sönder.

Denna teori har kallats "ring-måne-återvinningshypotesen", som lades fram i ett papper från 2021 av Amirhossein Bagheri et al. Enligt denna hypotes slets denna stammåne sönder för 1 till 2,8 miljarder år sedan, antingen av tidvattenkrafter eller ett slag. Det resulterande skräpet skulle ha bildat en ring runt Mars som så småningom återanvändes för att bilda Phobos och Deimos. Som astronomer har noterat presenterar denna modell några problem, som inkluderar det faktum att Mars fortfarande skulle ha ett ringsystem. Som Dr. Hyodo förklarade för Universe Today via e-post, noterade han och hans team att det finns andra problem:

"Genom att studera månarnas tidvattenutveckling bakåt i tiden fann Bagheri et al. (2021) en lösning att Phobos och Deimos en gång kunde ha banor som skulle korsa varandra. Detta är deras bevis:att säga att Phobos och Deimos en gång var en singel. måne som delades för att bilda Phobos och Deimos. Observera att om du ändrar parametrar som styr tidvattenutvecklingen, korsar inte Phobos och Deimos banor i det förflutna varandra. Idén om Bagheri et al. är baserad på deras parametrar som har resulterat i orbital korsning tidigare."

För att testa denna hypotes började Dr. Hyodo och hans kollegor med antagandet att Phobos och Deimos en gång var en enda kropp. De genomförde sedan numeriska simuleringar som kombinerade geofysiska och tidvatten-evolutionsmodeller av ett Mars-satellitsystem. Av detta, sa Dr. Hyodo, fastställde de att det var högst osannolikt att Phobos och Deimos härstammade från ett enda föremål:

"Vi beräknade sedan successiva omloppsutvecklingar av månarna i den direkta 3-kroppsinriktningen (Mars-Phobos-Deimos), som exakt kan beräkna närträffar, gravitationsinteraktioner och kollisioner mellan månar. Vi fann att de två månarna med största sannolikhet skulle ( mer än>90 % av en slump) kolliderar med varandra inom en mycket kort tidsskala efter delningen (<10 ⁴ år). Denna påverkan är mycket destruktiv (d.v.s. höghastighetspåverkan), och därför är de två månarna (Phobos och Deimos) katastrofalt förstörda."

Kort sagt, om Phobos och Deimos var splittrade från en enda stammåne (1 till 2,7 miljarder år sedan), skulle de ha kolliderat inom 100 000 år. Detta skulle ha lämnat Mars med en annan skräpring som fortfarande skulle finnas där idag, snarare än dess två oregelbundet formade satelliter som råkar vara asteroidliknande till sin sammansättning. Dessa fynd har förnyat debatten om var Mars månar kom ifrån och föreslår också att det kanske inte kan lösas förrän prov-returuppdrag skickas för att utforska Mars-satelliterna.

Flera uppdragskoncept ligger just nu på bordet. 2008 började NASA:s Glenn Research Center studera ett möjligt prov-returuppdrag som kallas Hall-konceptet. Detta New Frontiers-klasskoncept skulle utföra en provretur från Phobos och Deimos. I januari 2013 började forskare från Standford University, Massachusetts Institute of Technology (MIT) och NASA:s Jet Propulsion Laboratory samarbeta om ett nytt Phobos Surveyor-uppdrag. Uppdraget befinner sig för närvarande i testfaser med ett potentiellt lanseringsfönster på 2023 och 2033.

I mars 2014 föreslog NASA ett uppdrag i Discovery-klass som heter Phobos And Deimos &Mars Environment (PADME), som skulle placera en orbiter i Mars omloppsbana 2021 för att studera Phobos och Deimos. Ett arvskoncept som kallas OSIRIS-REx 2 övervägs som skulle använda delar från det första OSIRIS-REx-uppdraget (ett prov-retur-uppdrag till asteroiden Bennu) och genomföra ett prov-retur-uppdrag från Phobos och Deimos. Utöver NASA hoppas andra rymdorganisationer också kunna skicka robotfarkoster för att utforska Mars-satelliterna.

2015 presenterade Japanese Aerospace Exploration (JAXA) sitt koncept för ett prov-returuppdrag till Phobos, känt som Martian Moons Exploration (MMX). Detta uppdrag skulle genomföra en Deimos-förbiflygning innan den landade på Phobos flera gånger för att få prover - liknande vad Hayabusa2-uppdraget gjorde på asteroiden Ryugu. Detta uppdrag är internationellt i omfattning, med NASA och ESA som bidrar, och är för närvarande planerad att lanseras 2024 och returnera prover till jorden fem år senare.

Ryssland planerar att upprepa sitt tidigare försök att skicka ett prov-returuppdrag till Phobos vid namn Fobos-Grunt (ryska för "Phobos Ground") i slutet av 2020-talet. In 2015, the ESA began assessing a sample-return mission to Phobos called Phootprint, which was planned for launch by 2024. This mission was originally conceived as a collaborative effort between the ESA and Roscosmos, which have since terminated their cooperation agreements due to Russia's invasion of Ukraine.

From all these proposals, it is clear that multiple space agencies intend to explore the Moons of Mars in the near future. The origin and subsequent evolution of these moons are considered part of a wider effort to explore and characterize Mars. In the meantime, the debate continues. + Utforska vidare

Martian moon's orbit hints at an ancient ring of Mars