火星过去可能拥有较大卫星

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  自1877年发现火星的两个小卫星火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)以来,它们使研究人员感到困惑。由于它们非常小:火卫一的直径为22公里,火卫二的直径仅12公里,而且外观像马铃薯。这使人们怀疑它们可能是被火星重力所捕获的小行星。但科学家认为:若是它们是捕获的天体,轨道将为高度椭圆,且轨道倾斜度为随机。但事实上却相反,火星卫星的轨道几乎为圆形,并位在火星的赤道上。因此,研究团队以电脑模拟轨道的变化,证实过去火卫一和火卫二的轨道交叉,意味它们有相同起源。并认为:当时有更大的卫星在火星上运行,且被另一天体撞击,火卫一和火卫二就是残骸!相关论文发表在journal Nature Astronomy上。

  这些结论虽然容易理解,但需要进行广泛的计算。首先,研究人员必须完善描述卫星与火星之间的相互作用。作者解释:所有天体都相互施加潮汐力,这些力导致能量转换,称为耗散,其强度取决于物体的大小、内部组成以及彼此距离。NASA的洞察号正在火星上进行探索,苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)也参与该任务的地震仪,用于记录地震和陨石撞击。作者说:这些观测能使我们研究火星内部密度与能量耗散。此外,由其他太空船测量表明,火卫一和火卫一由非常多孔的物质组成,它们的密度小于2克/立方公分,远低于地球5.5克/立方公分。他认为火卫一内部有很多空腔,里面可能有水冰让潮汐力造成大量能量消散。

  利用这些精确资料与理论,研究人员进行数百次计算模拟,以追踪火卫过去的轨道,估计10到27亿年前之间它们到达相交点(即火卫一和火卫二诞生时)。确切的时间必须精确得到火卫内部性质。研究人员希望计划于2024年发射的日本太空船Mars Moons eXploration能探测并送回火卫一的样本,可提供有关火星卫星内部的必要细节,并更精确地计算。

  他们计算得出的另一结果是,火卫的前身比火卫一离火星更远。研究人员解释说,虽然较小的火卫二仍留在它诞生地不远,但潮汐力使火卫一持续接近火星。模拟显示火卫二会非常缓慢地离开火星,然而,火卫一将在不到4000万年的时间内坠入火星,或接近时被重力破坏。(编译/台北天文馆助理研究员李瑾)

火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)艺术图
火卫一(Phobos)和火卫二(Deimos)艺术图

资料来源:SciTechDaily

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