De Marsmaan Phobos draait door een stroom van geladen atomen en moleculen die uit de atmosfeer van de Rode Planeet stromen, nieuw onderzoek laat zien.

Veel van deze geladen deeltjes, of ionen, van zuurstof, koolstof, stikstof, en argon, zijn al miljarden jaren aan Mars ontsnapt terwijl de planeet zijn atmosfeer afschudde. Sommige ionen, wetenschappers voorspellen, zijn ingeslagen in het oppervlak van Phobos en konden worden bewaard in de bovenste laag, volgens een paper gepubliceerd op 1 februari in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

Dit betekent dat als de grond van Phobos in laboratoria op aarde zou worden geanalyseerd, het zou belangrijke informatie kunnen onthullen over de evolutie van de atmosfeer van Mars, zeggen onderzoekers. Mars had ooit een atmosfeer die dik genoeg was om vloeibaar water op het oppervlak te dragen; vandaag, het is minder dan 1% zo dicht als de aarde.

"We wisten dat Mars zijn atmosfeer aan de ruimte verloor, en nu weten we dat een deel ervan op Phobos is beland, " zei Quentin Nénon, een onderzoeker aan het Space Sciences Laboratory van de University of California, Berkeley, en de hoofdauteur van de studie.

Phobos is een van de twee manen van Mars (de andere heet Deimos). Het draait intiem dicht bij de Rode Planeet, ongeveer 60 keer dichterbij dan de maan om de aarde draait, zoals gemeten van ongeveer oppervlak tot oppervlak. misvormd, pokdalig door kraters, en 100 keer kleiner in diameter dan de maan van de aarde, Phobos is de bron van grote controverse onder wetenschappers. Het mysterie is waar kwamen Phobos en Deimos vandaan? Zijn het asteroïden die werden gevangen door de zwaartekracht van Mars, of natuurlijke satellieten van Mars die werden voortgebracht door dezelfde wolk die de planeet heeft geschapen? Het is ook mogelijk dat ze gevormd zijn uit het puin dat spuwde toen Mars ergens tegenaan botste, vergelijkbaar met hoe onze maan zou zijn gevormd nadat de aarde in botsing kwam met een rotsachtig object.

Om het debat te helpen beslechten, Japan Aerospace Exploration Agency bereidt zich voor om de Marsmanen Exploration (MMX) -sonde in 2024 naar Phobos te sturen om de eerste monsters van het oppervlak te verzamelen en naar de aarde te brengen. Maar die monsters, Nénon merkte op, zou veel meer kunnen onthullen dan de oorsprong van Phobos als MMX op de nabije kant van de maan zou landen, of de kant die altijd naar Mars is gericht.

Phobos is getijde vergrendeld naar Mars, zoals de maan van de aarde aan de aarde is vergrendeld, dus altijd de planeet slechts één kant tonend. Als resultaat, de rotsen aan de dichtstbijzijnde kant van Phobos zijn duizenden jaren ondergedompeld in atomen en moleculen van Mars. Nénon's onderzoek toont aan dat de bovenste oppervlaktelaag van de dichtstbijzijnde kant van Phobos is blootgesteld aan 20 tot 100 keer meer eigenzinnige Mars-ionen dan de andere kant.

"Met een monster van de nabije kant, "Nenon zei, "we konden een archief zien van de vroegere atmosfeer van Mars in de ondiepe graanlagen, terwijl we dieper in het graan de primitieve samenstelling van Phobos konden zien."

Het team van Nénon analyseerde gegevens van NASA's Mars Atmosphere and Volatile Evolution, of MAVEN, ruimtevaartuig om tot deze conclusie te komen. MAVEN verzamelt al meer dan zes jaar gegevens uit de baan van Mars om wetenschappers te helpen erachter te komen hoe Mars zijn atmosfeer verloor en om andere belangrijke wetenschappelijke inzichten te verschaffen over de evolutie van het klimaat op aarde. Sinds het ruimtevaartuig de baan van Phobos ongeveer vijf keer per dag op aarde kruiste terwijl het tijdens zijn primaire missie om Mars cirkelde, Nénon en zijn collega's dachten dat ze MAVEN-metingen konden gebruiken om iets over Phobos te leren, vooral omdat het het doelwit is van de komende MMX-missie.

Ze vertrouwden op MAVEN's instrument voor suprathermale en thermische ionensamenstelling, of STATISCH, om de Mars-ionen in de baan van Phobos te meten. STATIC meet de kinetische energie en snelheid van binnenkomende deeltjes. Hierdoor kunnen wetenschappers hun massa berekenen. Op basis van de verschillende gemeten ionenmassa's, STATIC bepaalde welke deeltjes van Mars kwamen in plaats van van de zon. De zon zendt ook atmosfeerbrekende ionen uit, hoewel overwegend degenen met een veel lagere massa. Wetenschappers schatten vervolgens hoeveel ionen het oppervlak van Phobos zouden kunnen bereiken en hoe diep ze zouden worden geïmplanteerd (niet meer dan enkele honderden nanometers, wat ongeveer 250 keer ondieper is dan de breedte van een mensenhaar).

"Wat Quentin heeft gedaan, is onderzoeken doen die we op de maan en andere manen van het zonnestelsel hebben gedaan en dezelfde methoden voor het eerst op Phobos hebben toegepast, " zei Andrew Poppe, associate research scientist bij het Space Sciences Laboratory en co-auteur van de Phobos-paper.

Inderdaad, manen bestuderen om meer te weten te komen over hun ouderplaneten is een gangbare praktijk. de maan van de aarde, bijvoorbeeld, zonder sfeer, wind, of water om het oppervlak te ontdoen van oude aanwijzingen, wordt door wetenschappers beschouwd als het best bewaarde archief dat we hebben van het vroege zonnestelsel.

"Wat we in Apollo-monsters hebben gezien, is dat de maan geduldig individuele atomen heeft opgenomen die van de zon en van de aarde komen, " zei Poppe. "Het is echt een cool historisch record."

Wetenschappers hopen dat meer monsters van het maanoppervlak ons ​​zullen informeren over de oude atmosfeer van de aarde of het vroege magnetische veld. papa, wiens Berkeley-collega's het STATIC-instrument hebben ontworpen en gebouwd, zei dat hij zich afvroeg of het oppervlak van Phobos informatie zou kunnen onthullen over het vroege Mars, wanneer de planeet warm en nat lijkt te zijn geweest.

Dus toen hij zichzelf ontdekte, een aantal jaar geleden, zonder internet in het lab, "Ik moest bij de koffie met mijn collega's praten omdat we niets beters te doen hadden, ' zei Poppe. Hij vroeg hen of Phobos kon worden blootgesteld aan Mars-ionen zoals de maan van de aarde vaak wordt blootgesteld aan deeltjes die van de aarde komen. 'Zien jullie enig bewijs hiervan?' vroeg hij.

Niemand had hier naar gekeken, dus Poppe deed wat computermodellen waaruit bleek dat hij iets op het spoor was. Toen Nénon in 2019 bij het Space Sciences Laboratory kwam, hij bood aan om MAVEN-gegevens te doorzoeken om erachter te komen of het model van Poppe klopte. Het blijkt dat het was. "Dus hopelijk zal deze bevinding een impact hebben op de wetenschappelijke activiteiten van de MMX-missie, ' zei Nenon.