science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Marsmanenmodel geeft vorming aan na grote impact

Deze samengestelde afbeelding vergelijkt hoe groot de manen van Mars lijken, gezien vanaf het oppervlak van de Rode Planeet, in verhouding tot de grootte die onze maan vanaf het aardoppervlak verschijnt. Terwijl de maan van de aarde 100 keer groter is dan de grotere Marsmaan Phobos, de Martiaanse manen draaien veel dichter bij hun planeet, waardoor ze relatief groter lijken in de lucht. Deimos, uiterst links, en Phobos, naast dat, worden samen getoond zoals gefotografeerd door NASA's Marsrover Curiosity op 1 augustus 2013. Credit:NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M University

Wetenschappers van het Southwest Research Institute poneren een gewelddadige geboorte van de kleine Marsmanen Phobos en Deimos, maar op een veel kleinere schaal dan de gigantische inslag waarvan gedacht werd dat ze het Aarde-Maan-systeem tot gevolg had. Hun werk laat zien dat een inslag tussen proto-Mars en een object ter grootte van een dwergplaneet waarschijnlijk de twee manen heeft voortgebracht, zoals gedetailleerd in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

Over de oorsprong van de kleine manen van de Rode Planeet wordt al tientallen jaren gedebatteerd. De vraag is of de lichamen asteroïden waren die intact werden gevangen door de zwaartekracht van Mars of dat de kleine satellieten gevormd zijn uit een equatoriale schijf van puin, zoals het meest consistent is met hun bijna cirkelvormige en co-planaire banen. De productie van een schijf door een botsing met Mars leek veelbelovend, maar eerdere modellen van dit proces waren beperkt door een lage numerieke resolutie en overdreven vereenvoudigde modelleringstechnieken.

"Ons model is het eerste zelfconsistente model dat het type impact identificeert dat nodig is om te leiden tot de vorming van de twee kleine manen van Mars, " zei hoofdauteur Dr. Robin Canup, een associate vice-president in de SwRI Space Science and Engineering Division. Canup is een van de toonaangevende wetenschappers die grootschalige hydrodynamische simulaties gebruikt om botsingen op planeetschaal te modelleren, inclusief het heersende Aarde-Maan formatiemodel.

"Een belangrijk resultaat van het nieuwe werk is de grootte van het botslichaam; we vinden dat een groot botslichaam - vergelijkbaar in grootte met de grootste asteroïden Vesta en Ceres - nodig is, in plaats van een gigantische impactor, Canup zei. "Het model voorspelt ook dat de twee manen voornamelijk zijn afgeleid van materiaal dat afkomstig is van Mars, dus hun bulksamenstelling zou voor de meeste elementen vergelijkbaar moeten zijn met die van Mars. Echter, verwarming van de ejecta en de lage ontsnappingssnelheid van Mars suggereert dat waterdamp verloren zou zijn gegaan, wat impliceert dat de manen droog zullen zijn als ze gevormd worden door een inslag."

Mars Animatie met grote impact

Het nieuwe Mars-model maakt gebruik van een veel kleiner botslichaam dan eerder werd overwogen. Onze maan is mogelijk gevormd toen een object ter grootte van Mars 4,5 miljard jaar geleden op de ontluikende aarde neerstortte. en het resulterende puin vloeide samen in het Aarde-Maan-systeem. De diameter van de aarde is ongeveer 8, 000 mijl, terwijl de diameter van Mars iets meer dan 4 is, 200 mijl. De maan staat net boven de 2, 100 mijl in doorsnee, ongeveer een vierde van de grootte van de aarde.

Hoewel ze in hetzelfde tijdsbestek zijn gevormd, Deimos en Phobos zijn erg klein, met een diameter van respectievelijk slechts 7,5 mijl en 14 mijl, en draaien heel dicht bij Mars. Het voorgestelde Phobos-Deimos-vormende botslichaam zou tussen de grootte van de asteroïde Vesta, met een diameter van 326 mijl, en de dwergplaneet Ceres, die 587 mijl breed is.

"We hebben ultramoderne modellen gebruikt om aan te tonen dat een impactor van Vesta-tot-Ceres-formaat een schijf kan produceren die consistent is met de vorming van de kleine manen van Mars, " zei de tweede auteur van de krant, Dr. Julien Zalm, een SwRI-onderzoeker. "De buitenste delen van de schijf hopen zich op in Phobos en Deimos, terwijl de binnenste delen van de schijf zich ophopen in grotere manen die uiteindelijk naar binnen spiraalsgewijs bewegen en worden geassimileerd in Mars. Grotere inslagen die in eerdere werken werden bepleit, produceren massieve schijven en massievere binnenmanen die het voortbestaan ​​van kleine manen zoals Phobos en Deimos verhinderen."

Simulatie van een inslag op Mars die zijn kleine manen kan produceren, Phobos en Deimos. Krediet:Robin Canup, Southwest Research Institute

Deze bevindingen zijn belangrijk voor de missie van de Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) Mars Moons eXploration (MMX), die naar verwachting in 2024 wordt gelanceerd en een door NASA geleverd instrument zal bevatten. Het MMX-ruimtevaartuig zal de twee Marsmanen bezoeken, land op het oppervlak van Phobos en verzamel een oppervlaktemonster dat in 2029 naar de aarde moet worden teruggebracht.

"Een hoofddoel van de MMX-missie is om de oorsprong van de manen van Mars te bepalen, en het hebben van een model dat voorspelt wat de composities van de manen zouden zijn als ze zouden worden gevormd door impact, vormt een belangrijke beperking om dat doel te bereiken, ' zei Canup.

De "Oorsprong van Phobos en Deimos door de impact van een Vesta-tot-Ceres-sized lichaam met Mars, " is gepubliceerd in de 18 april, 2018, probleem van wetenschappelijke vooruitgang .