火星卫星火卫一的表面能揭开火星过去的秘密吗?

MAVEN科学轨道

新的研究表明,Martian Moon Phobos轨道通过一流的带电原子和分子流出红色星球的大气。

其中许多带电粒子或离子,氧气,碳,氮和氩气均脱落火星数十亿年,因为这个星球一直在脱落它的气氛。一些离子,科学家预测,一直粉碎进入PHOBOS的表面,并根据在2021年2月1日在杂志上发布的一篇文章 Nature Geoscience is a monthly peer-reviewed scientific journal published by the Nature Publishing Group that covers all aspects of the Earth sciences, including theoretical research, modeling, and fieldwork. Other related work is also published in fields that include atmospheric sciences, geology, geophysics, climatology, oceanography, paleontology, and space science. It was established in January 2008. " class="glossaryLink ">自然地球科学

研究人员说,如果在地球实验室分析来自Phobos的土壤,可以揭示有关火星氛围的演变的关键信息。火星曾经具有足够厚的气氛,以支持其表面上的液态水;今天,它与地球密集的浓度小于1%。

“我们知道火星失去了空间的气氛,现在我们知道它最终有些人在Phobos上,”空间科学实验室的研究员Quentinnénon说加州大学,伯克利,和该研究的领先作者。

MAVEN用中紫外和远紫外观测火星卫星火卫一

由Maven的成像紫外线仪观察的Phobos。橙色显示中间紫外线(MUV)阳光从PHOBOS的表面反映,露出月亮的不规则形状和许多陨石坑。蓝色显示出在121.6nm处检测到的紫外线,其在火星的延长高层气氛中散射出氢气。Phobos在这里观察到300km的范围,阻挡这种光线,蚀紫外线。信用:Cu / LaSP和NASA

火卫一是火星的两个卫星之一(另一个叫火卫二)。它的轨道距离这颗红色行星非常近,从大约表面到表面的距离来看,它的轨道距离是月球绕地球轨道距离的60倍。火卫一外形怪异,满是陨石坑,直径比月球小100倍,在科学家中引起了很大的争议。火卫一和火卫二从何而来?它们是被火星引力捕获的小行星,还是由创造火星的同一块云产生的火星天然卫星?也有可能它们是由火星与其他物体碰撞时喷出的碎片形成的,类似于我们认为的月球是在地球与岩石碰撞后形成的。

为了帮助解决辩论,日本航空航天勘探机构正准备将火星Moons探索(MMX)探测器送到2024年的Phobos,以从其表面收集第一个样品并将其送到地球上。但是,那些样本,Nénon指出,如果MMX是在月球的近侧落地的那样,或者总是面对火星的一侧,那么可以揭示多于Phobos的起源。

Phobos Hirise相机

2008年3月23日,由美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率科学实验成像相机拍摄的火卫一图像。资料来源:美国宇航局/ jpl -加州理工学院/亚利桑那大学

火卫一被潮汐锁定在火星上,就像地球的月球被锁定在地球上一样,因此总是只显示火星的一面。因此,火卫一近侧的岩石千百年来一直浸没在火星原子和分子中。Nénon的研究表明,火卫一近面最上层的表层受到的不稳定的火星离子比远面多20到100倍。

“通过近侧的样本,”Nénon说,“我们可以看到谷物浅层谷物中火星的过去氛围的档案,而我们可以看到谷物的较深,我们可以看到Phobos的原始组成。”

Nénon的团队分析了数据美国国家航空航天局火星氛围和挥发性的进化,或马来斯,宇宙飞船达到此结论。Maven一直从火星轨道收集数据超过六年,以帮助科学家们弄清楚火星如何失去大气的气氛,并为地球气候的演变提供其他重要的科学洞察力。由于航天器越过普罗斯的轨道大约是每个地球日的5倍,因为它在主要的任务期间缠绕火星,Nénon和他的同事们认为他们可以使用Maven测量来学习关于Phobos的一些东西,特别是因为它是即将到来的MMX任务的目标。


这一可视化显示了MAVEN航天器在其主要任务期间的轨道变化,从最初的高度椭圆的进入轨道到一个稍微不那么椭圆的轨道,最后到科学轨道。资料来源:美国宇航局科学可视化工作室

他们依靠MAVEN的超热和热离子组成仪器,或称静态,来测量火卫一轨道上的火星离子。静态测量入射粒子的动能和速度。这使得科学家可以计算出它们的质量。根据测量到的不同离子质量,STATIC确定了哪些粒子来自火星,而不是太阳。太阳也释放出破坏大气的离子,尽管主要是质量小得多的离子。然后,科学家们估计了有多少离子可以到达火卫一表面,以及它们被植入的深度(不超过几百纳米,大约比人类头发宽度的250倍浅)。

“What Quentin has done is take investigations we’ve done at the Moon and at other moons of the solar system and applied the same methods to Phobos for the first time,” said Andrew Poppe, associate research scientist at the Space Sciences Laboratory and co-author of the Phobos paper.

事实上,通过研究卫星来更多地了解它们的母行星是一种常见的做法。例如,月球表面没有大气、风或水,无法剥离古代的线索,科学家们认为它是我们所拥有的关于早期太阳系的最完好的档案。

“我们在阿波罗样本中看到的是月亮已经耐心地录制来自太阳和地球的单个原子,”Poppe说。“这是一个非常酷的历史记录。”

科学家希望月球表面的更多样品将向我们通知我们地球的古老气氛或早期磁场。Poppe,他的伯克利同事设计并建造了静电乐器,他想知道Phobos的表面是否能够透露关于早期火星的信息,当行星似乎是温暖和潮湿的时候。

所以,当他在实验室没有互联网服务时发现自己,“我被迫与咖啡的同事交谈,因为我们没有更好的事情,”Poppe说。他向他们询问,如果PHOBOS可以受到像地球的月亮这样的火星离子,往往受到来自地球的颗粒。“你们是否看到了任何证据?”他问。

没有人研究过这个,所以Poppe做了一些计算机建模表示他在某事上。当Nénon在2019年加入太空科学实验室时,他提供了通过Maven数据沉默,以了解Poppe的型号是否正确。事实证明它是。“那么希望这一发现将对MMX任务的科学活动产生影响,”Nénon说。

参考:“Phobos植入植入火星大气离子”Q.Nénon,A. R.Poppe,A. Rahmati和J.P.P.P.Mcfadden,2月1日2021年,自然地球科学
DOI: 10.1038 / s41561 - 020 - 00682 - 0

该研究部分由Maven Mission提供部分资助。Maven的主要调查员是位于科罗拉多大学的大气和空间物理学实验室,美国宇航局戈达德设法Maven项目。

该研究还由隶属于NASA的太阳系勘探研究虚拟研究所的团队部分资助,包括农历环境与勘探研究动力学该项目由美国宇航局戈达德行星科学家罗斯玛丽·m·基伦领导,以及由戈达德行星科学家威廉·m·法雷尔领导的小行星、月球和火星卫星的环境动态响应。

第一个发表评论“火星月亮的表面可以揭示火星过去的秘诀?”

发表评论

邮件地址是可选的。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。