火星衛星模型顯示巨大撞擊後的形成的地層

來自專欄 博科園

西南研究所的科學家們認為，火星上微小的衛星「火衛一」和「火衛二」誕生是猛烈的，但它的規模要小得多，比地球衛星系統造成的巨大影響要小得多。他們的研究成果在《科學進展》雜誌上發表的一篇論文中詳細描述了「原始火星」和「矮個子行星」大小的物體之間的碰撞可能產生了這兩個衛星。這個紅色星球的小衛星的起源已經爭論了幾十年。問題是這些天體是被火星引力捕獲的小行星，還是由一顆由碎片組成的赤道圓盤所形成的微小衛星，與它們近乎圓形和共平面的軌道最為一致。

• 這張合成圖比較了火星表面的大小，就像從火星表面看到的那樣，與我們的月球表面的大小有關。雖然地球的月球比大的火星衛星火衛一要大100倍，但火星衛星的軌道更接近地球，使它們在天空中顯得相對較大。2013年8月1日，美國宇航局火星探測器「好奇號」拍攝的照片顯示，在遙遠的左邊的Deimos和它旁邊的火衛一都被顯示在一起。圖片：NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M University

與火星的撞擊產生的圓盤似乎很有前途，但這一過程的先驗模型受到低數值解析度和過於簡化的建模技術的限制。研究報告的主要作者羅賓·坎普博士說：模型是第一個自我一致的模型，以確定導致火星兩顆小衛星形成所需的影響類型，他是SwRI空間科學與工程部的副總裁。Canup是使用大型流體動力學模擬來模擬行星尺度碰撞的主要科學家之一，包括當前的地球-月球形成模型。

新研究的一個關鍵結果是衝擊器的大小，一個巨大的衝擊器——與最大的小行星灶神星和穀神星的大小相似——是需要的，而不是一個巨大的衝擊器。該模型還預測，這兩個衛星主要來源於火星上的物質，所以它們的大部分成分應該與火星的大部分元素相似。然而噴出物的加熱和來自火星的低逃逸速度表明，水蒸氣將會消失，這意味著如果它們由撞擊形成，月球將會是乾燥的。新的火星模型比之前考慮的要小得多，月球可能是在45億年前一個火星大小的物體撞向新生的地球時形成的，而由此產生的碎片結合到地球衛星系統中。

地球的直徑約為8000英里，而火星的直徑僅為4200英里。月球直徑只有2100英里，大約是地球的四分之一。雖然它們在同一時間內形成，但Deimos和Phobos非常小，它們的直徑分別只有7.5英里和14英里，軌道離火星很近。這顆小行星的直徑為326英里，而矮行星穀神星的直徑為587英里。使用了最先進的模型來證明，一個由vesta -to- ceres大小的撞擊器可以產生一個與火星的小衛星形成一致的圓盤，圓盤的外部分積聚在火衛一和火衛二上，而圓盤的內部部分累積成更大的衛星，最終向內盤旋，並被吸收進入火星。」在之前的作品中所主張的更大的影響產生了巨大的圓盤和更大的內部衛星，從而阻止了像火衛一和Deimos這樣的小衛星的生存。

這些發現對日本太空探索局(JAXA)火星衛星探測(MMX)任務非常重要，該任務計劃於2024年發射，並將包括nasa提供的儀器。MMX探測器將訪問火星上的兩個衛星，在火衛一的表面著陸，並在2029年收集一個表面樣本返回地球。MMX任務的主要目標是確定火星衛星的起源，並建立一個模型來預測衛星的組成，如果它們通過撞擊形成，為實現這一目標提供了一個關鍵的約束條件。2018年4月18日出版的《科學進展》雜誌上發表了《火衛一和火衛二的起源》。

博科園-科學科普｜參考期刊文獻：Science Advances｜來自：西南研究所