火星衛星來自於火星大撞擊？

小小的火星衛星火衛一和火衛二的奇怪形狀和顏色引發了人們對它們起源的長期爭論。這些衛星的暗面類似於太陽系外的原始小行星，這表明這些衛星可能是很久以前在火星引力作用下捕獲的小行星。但衛星軌道的形狀和角度並不符合這種捕捉場景。根據發表在美國地球物理聯盟出版的《地球物理研究期刊-行星》上的一項新研究：重新審視火星全球探測者任務20年前的數據，支持了火星衛星是在對火星巨大撞擊後將大量岩石送入軌道後形成的這一觀點。

博科園-科學科普：這個數據集包含了火衛一由哪些物質組成的未知線索，這些物質可能比表面看起來更像紅色星球的外殼。紐約石溪大學(Stony Brook University)地質學家、這項新研究的主要作者蒂姆·格洛奇(Tim Gloch)說：有趣的是，利用一個未被充分利用的舊數據集，對一些想法進行了挖掘。馬克·弗里斯(Marc Fries)是行星科學家，也是美國宇航局約翰遜太空中心(Johnson Space Center)的宇宙塵埃策展人說：無法解釋相鄰行星上兩顆衛星的起源，是科學家們對衛星形成認識上的一個明顯缺陷。

清理它將有助於解釋其他衛星和行星是如何在我們的太陽系和太陽系以外形成。新研究並沒有揭開謎團，但它是朝著正確方向邁出的一步。「火衛一」和「火衛二」的起源問題是一個有趣謎團，因為我們有兩個相互對立的假設，它們不可能都是正確。不認為這是月球起源之謎的最終解決方案，但它將有助於推動討論向前推進。從早期的行星科學開始，關於火星衛星起源的爭論已經使科學家們「分裂」了幾十年。在可見光下，火衛一和火衛二看起來比火星暗得多，這為採用假設提供了依據。

火衛一，火星上兩顆小衛星中較大的一顆，2010年由火星快車機器人拍攝到靠近火星邊緣的照片。圖片：G. Neukum (FU Berlin) et al., Mars Express, DLR, ESA; Acknowledgement: Peter Masek

黑暗對象

科學家通過分光度計將物體反射的光線分解成組成顏色，從而形成獨特的視覺「指紋」，從而研究物體的礦物組成。通過比較行星表面的光譜指紋和已知物質的光譜庫，可以推斷出這些遙遠天體的組成。大多數對小行星組成的研究都是在可見光和近紅外光中研究它們的光譜，這僅僅超出了人類在可見光譜中紅色一面的視覺範圍內光譜。在可見光和近紅外光下，火衛一和D類小行星看上去幾乎一樣，也就是說，它們的光譜幾乎沒有特徵，因為它們太暗了。D級小行星幾乎和煤一樣黑，因為和煤一樣，它們也含有碳。

這項新的研究比較了來自塔吉什湖流星體整體(右)和地面(左)晶元的中紅外光譜與1998年由火星全球探險家航天器從火衛一收集的光譜。圖片：AGU

火衛一的這一暗面導致了一種假設，即衛星是一顆被捕獲的小行星，飛得離火星有點太近了。但是研究火星衛星軌道的科學家認為，它們不可能被捕獲。這些科學家相信，這些衛星一定是在火星形成的同時形成，或者是在火星形成早期對它巨大撞擊所造成的結果。如果你和那些非常擅長軌道動力學的人交談，並弄清楚為什麼某些天體會以這樣的方式運行，他們會說，考慮到火衛一軌道的傾斜度和細節，它幾乎不可能被捕捉到。所以光譜學家說的是一回事，而動態學家說的卻是另一回事。

熱指紋

研究人員用另一種角度來看待這個問題：與「體溫」處於相同範圍的中紅外線，觀察了火衛一的熱量特徵，這是1998年由一種儀器捕捉到，將其描述為火星全球探測器上攜帶的一種奇特溫度計。這個機器人航天器一生中的大部分時間都在俯視火星，但當火衛一經過附近時，它會快速地看一眼，然後進入圍繞火星的更近軌道。熱輻射就像可見光一樣，可以分解成一系列的「顏色」。即使是在可見光下看上去是黑色的物體也可能在獨特的紅外光譜中發光。雖然火衛一很冷，但它的熱譜卻有明顯特徵。將火星全球探險者觀測到的火衛一中紅外光譜與落在不列顛哥倫比亞省塔吉什湖附近的隕石樣本進行了比較

2014年「好奇號」月球車拍攝了三幅圖片，其中一幅火衛一是在火星夏普山上拍攝的。圖片：NASA / JPL / MSSS / Justin Cowart CC-BY-3.0

有些科學家認為這是D類小行星的碎片，以及其他岩石類型。在實驗室里將樣本置於類似火衛一的冷真空條件下，從上到下加熱它們，以模擬從晴天到太空中無空氣物體陰面的極端溫度變化。發現在這些波長範圍內，塔吉什湖隕石看上去一點也不像火衛一，事實上與火衛一最接近的，或者說光譜中至少有一個特徵，是磨碎的玄武岩，這是一種常見的火山岩，大部分火星地殼都是由它構成。這讓我們相信，火衛一可能是火星歷史上早期撞擊的殘留物。

行星外殼烘烤？

新研究並不認為火衛一完全是由來自火星的物質構成，但新研究結果與月球上包含的一部分行星地殼是一致的，也許是行星碎片和撞擊物體殘餘物的混合作用所造成的結果。塔吉什湖隕石是不尋常的，也許不是D級小行星的最好例子，可以與火衛一進行令人信服的比較。這項新研究不太可能得出確切的答案，因為火衛一受到太空風化的影響，這影響了它的反射光譜，而且很難在實驗室中複製。有趣的是，玄武岩和富含碳材料的混合物與火衛一匹配是合適的。

另一種可能是火星附近富含碳的太空塵埃聚集在近軌道衛星上，使其表面變暗。如果火星月球探測飛船和OSIRIS-Rex和Hayabusa 2小行星探險者完成任務，收集樣本並將它們送回地球進行分析，科學家們可能會在未來幾年找到火衛一的起源答案。9月21日Hyabusa 2在名為Ryugu的小行星上著陸了兩個微型機器人。真正酷的是，這是一個可驗證的假設，因為日本人正在開發一項名為MMX的任務，它將進入火衛一，收集樣本並帶回地球供我們分析。

博科園-科學科普｜研究/來自：美國地球物理聯盟

參考期刊文獻 :《地球物理研究》（Journal of Geophysical Research: Planets）

DOI: 10.1029/2018JE005647

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