火星過去可能擁有較大衛星,科學家大膽推論:火衛一和火衛二就是殘骸

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 06 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


自 1877 年發現火星兩個小衛星火衛一(Phobos,首圖左)和火衛二(Deimos,首圖右)以來,研究人員常感困惑。由於它們非常小,火衛一直徑 22 公里,火衛二直徑僅 12 公里,且外觀像馬鈴薯,人們懷疑可能是被火星重力捕獲的小行星。

科學家認為,如果是遭捕獲的天體,軌道將為高度橢圓,且軌道傾斜度為隨機;但事實卻相反,火星衛星軌道幾乎為圓形,並位在火星赤道。因此研究團隊以電腦模擬軌道的變化,證實過去火衛一和火衛二的軌道交叉,意味它們有相同起源,並認為當時有更大衛星在火星軌道運行,被另一天體撞擊,火衛一和火衛二就是殘骸。

這些結論雖然容易理解,但需要廣泛計算。首先,研究人員必須完善描述衛星與火星之間的相互作用。研究人員解釋,所有天體都相互施加潮汐力,這些力導致能量轉換,稱為耗散,強度取決於物體的大小、內部組成及彼此距離。NASA 的洞察號正在火星探索,蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)也參與任務的地震儀,用於記錄地震和隕石撞擊。

研究人員表示「這些觀測能使我們研究火星內部密度與能量耗散」。此外其他太空船測量表明,火衛一和火衛一由非常多孔的物質組成,密度小於每 2 克/立方公分,遠低於地球 5.5 克/立方公分。他認為火衛一內部有很多空腔,裡面可能有水冰讓潮汐力造成大量能量消散。

利用這些精確資料與理論,研究人員進行數百次計算模擬,以追踪火衛過去的軌道,估計 10 到 27 億年前之間它們到達相交點(即火衛一和火衛二誕生時)。確切的時間必須精確得到火衛內部性質。研究人員希望計劃於 2024 年發射的日本太空船 Mars Moons eXploration 能探測並送回火衛一樣本,可提供有關火星衛星內部的必要細節,並更精確計算。

計算得出的另一結果是,火衛的前身比火衛一離火星更遠。研究人員解釋,雖然較小的火衛二仍距離誕生地不遠,但潮汐力使火衛一持續接近火星。模擬顯示火衛二會非常緩慢地離開火星,然而火衛一將在不到 4 千萬年內墜入火星,或接近時被重力破壞。

論文發表在《journal Nature Astronomy》。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:NASA / JPL-Caltech / University of Arizona, Public domain, via Wikimedia Commons;NASA/JPL-caltech/University of Arizona, Public domain, via Wikimedia Commons)

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