De oorsprong van Phobos en Deimos, de twee manen van Mars, is een mysterie voor astronomen. Deze twee lichamen zijn slechts een fractie van de grootte en massa van de maan, met een diameter van slechts 22,7 km (14 mijl) en 12,6 km (7,83 mijl). Beide hebben een snelle omlooptijd, die slechts 7 uur, 39 minuten en 12 seconden (Phobos) en 30 uur, 18 minuten en 43 seconden (Deimos) nodig heeft om een ​​baan rond Mars te voltooien. Beide zijn ook onregelmatig van vorm, waardoor velen speculeren dat het ooit asteroïden waren die uit de Main Belt werden geschopt en werden gevangen door de zwaartekracht van Mars.

Er is ook de theorie dat Phobos en Deimos ooit een enkele maan waren die werd geraakt door een enorm object, waardoor het uit elkaar viel (ook bekend als de "splitsingshypothese"). In een recent artikel heeft een internationaal team van wetenschappers onder leiding van het Institute of Space and Astronautical Science (ISAS) deze hypothese herzien. Ze stelden vast dat een enkele maan in een synchrone baan geen twee satellieten zou hebben geproduceerd zoals we die daar vandaag zien. In plaats daarvan beweren ze dat de twee manen al snel met elkaar in botsing zouden zijn gekomen, waardoor een puinring zou zijn ontstaan ​​die een geheel nieuw maansysteem zou hebben gecreëerd.

Het artikel dat hun bevindingen beschrijft, is onlangs online verschenen en zal worden gepubliceerd in The Planetary Science Journal . Het onderzoek werd geleid door Dr. Ryuki Hyodo, een onderzoeker bij de afdeling Zonnestelselwetenschappen van ISAS, een onderdeel van het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Hij werd vergezeld door onderzoekers van het Earth-Life Science Institute van het Tokyo Institute of Technology, het Paris Globe Institute of Physics aan de Université de Paris en de Orbital Dynamics and Planetary Group van de Sao Paulo State University.

Zoals opgemerkt, is het onderwerp waar de manen van Mars vandaan kwamen de laatste jaren een actueel onderwerp geworden voor astronomen. Historisch gezien neigen astronomen naar de vangsthypothese, die stelt dat Phobos en Deimos ooit asteroïden van het D-type waren. Dit zijn asteroïden die zijn samengesteld uit organisch-rijke silicaten, koolstof en silicaten die geen water (watervrij) bevatten en die mogelijk waterijs in hun interieur hebben. Deze hypothese is grotendeels gemotiveerd door waarnemingen die overeenkomsten in spectra tussen D-type asteroïden en deze manen aan het licht brachten.

Als alternatief stelt de Giant Impact Hypothesis dat een botslichaam Mars trof, waardoor een puinring rond de planeet ontstond die samengroeide om twee puinhopen te vormen. Dit is vergelijkbaar met de meest algemeen aanvaarde theorie over hoe het aarde-maansysteem miljarden jaren geleden werd gevormd als gevolg van een botsing met een object ter grootte van Mars genaamd Theia (ook wel de gigantische impacthypothese genoemd). Meer recentelijk is geopperd dat Phobos en Deimos misschien geen oerobjecten zijn die het gevolg zijn van verovering of een inslag, maar de overblijfselen zijn van een oermaan die uit elkaar brak.

Deze theorie wordt de 'ring-maan-recyclinghypothese' genoemd, die door Amirhossein Bagheri et al. in een artikel uit 2021 naar voren is gebracht. Volgens deze hypothese werd deze vooroudermaan 1 tot 2,8 miljard jaar geleden uit elkaar gescheurd, hetzij door getijdenkrachten of door een inslag. Het resulterende puin zou een ring rond Mars hebben gevormd die uiteindelijk werd gerecycled om Phobos en Deimos te vormen. Zoals astronomen hebben opgemerkt, levert dit model enkele problemen op, waaronder het feit dat Mars nog steeds een ringsysteem zou hebben. Zoals Dr. Hyodo via e-mail aan Universe Today uitlegde, merkten hij en zijn team op dat er andere problemen zijn:

"Bij het bestuderen van de getijdenevolutie van de manen terug in de tijd, vonden Bagheri et al. (2021) een oplossing dat Phobos en Deimos ooit banen konden hebben die elkaar zouden kruisen. Dit is hun bewijs:zeggend dat Phobos en Deimos ooit één waren maan die werd gesplitst om Phobos en Deimos te vormen. Merk op dat als je parameters wijzigt die de getijdenevolutie regelen, de banen van Phobos en Deimos in het verleden elkaar niet kruisen. Het idee van Bagheri et al. is gebaseerd op hun parameters die hebben geleid tot orbitale kruising in het verleden."

Om deze hypothese te testen, begonnen Dr. Hyodo en zijn collega's met de veronderstelling dat Phobos en Deimos ooit één lichaam waren. Vervolgens voerden ze numerieke simulaties uit die geofysische en getijde-evolutiemodellen van een Mars-satellietsysteem combineerden. Hieruit, zei Dr. Hyodo, concludeerden ze dat het hoogst onwaarschijnlijk was dat Phobos en Deimos afkomstig waren van een enkel object:

"Vervolgens berekenden we opeenvolgende orbitale evoluties van de manen in de directe 3-lichamenbenadering (Mars-Phobos-Deimos), die nauwkeurige ontmoetingen, zwaartekrachtinteracties en botsingen tussen manen kan berekenen. We ontdekten dat de twee manen hoogstwaarschijnlijk ( meer dan>90% bij toeval) met elkaar in botsing komen binnen een zeer korte tijdspanne na de splitsing (<10 ⁴ jaar). Deze inslag is zeer destructief (d.w.z. inslag met hoge snelheid), en dus worden de twee manen (Phobos en Deimos) catastrofaal vernietigd."

Kortom, als Phobos en Deimos waren afgesplitst van een enkele vooroudermaan (1 tot 2,7 miljard jaar geleden), zouden ze binnen 100.000 jaar zijn gebotst. Hierdoor zou Mars een andere puinring hebben achtergelaten die er vandaag nog steeds zou zijn, in plaats van zijn twee onregelmatig gevormde satellieten die toevallig een asteroïde-achtige samenstelling hebben. Deze bevindingen hebben het debat over waar de manen van Mars vandaan kwamen nieuw leven ingeblazen en suggereren ook dat het misschien niet wordt opgelost totdat er monsterretourmissies zijn gestuurd om de Mars-satellieten te verkennen.

Er liggen momenteel verschillende missieconcepten op tafel. In 2008 begon NASA's Glenn Research Center met het bestuderen van een mogelijke monsterretourmissie die bekend staat als het Hall-concept. Dit New Frontiers-klasse concept zou een sample-return uitvoeren van Phobos en Deimos. In januari 2013 begonnen wetenschappers van Standford University, het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en NASA's Jet Propulsion Laboratory samen te werken aan een nieuwe Phobos Surveyor-missie. De missie bevindt zich momenteel in de testfase met een mogelijke lanceringsperiode van 2023 en 2033.

In maart 2014 stelde NASA een Discovery-klasse missie voor genaamd Phobos And Deimos &Mars Environment (PADME), die tegen 2021 een orbiter in een baan om Mars zou plaatsen om Phobos en Deimos te bestuderen. Een erfgoedconcept genaamd OSIRIS-REx 2 wordt overwogen dat onderdelen van de eerste OSIRIS-REx-missie (een monsterretourmissie naar de asteroïde Bennu) zou gebruiken en een monsterretourmissie zou uitvoeren vanuit Phobos en Deimos. Naast NASA hopen ook andere ruimtevaartorganisaties robotruimtevaartuigen te sturen om de Mars-satellieten te verkennen.

In 2015 onthulde de Japanese Aerospace Exploration (JAXA) hun concept voor een monsterretourmissie naar Phobos, bekend als de Martian Moons Exploration (MMX). Deze missie zou een Deimos-vlucht maken voordat hij meerdere keren op Phobos zou landen om monsters te verkrijgen - vergelijkbaar met wat de Hayabusa2-missie deed op asteroïde Ryugu. Deze missie heeft een internationale reikwijdte, met medewerking van NASA en ESA, en is momenteel gepland voor lancering in 2024 en vijf jaar later monsters naar de aarde terug te sturen.

Rusland is van plan zijn eerdere poging te herhalen om eind 2020 een monster-retourmissie naar Phobos te sturen met de naam Fobos-Grunt (Russisch voor "Phobos Ground"). 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. + Verder verkennen

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