火星の自然衛星–フォボスとデイモス–は、最初に発見されて以来、謎でした。火星の重力によって捕らえられた元の小惑星であると広く信じられていますが、これは証明されていません。また、フォボスの表面の特徴のいくつかは火星の重力の結果であることが知られていますが、その線形の溝とクレーターチェーン(カテナ)の起源は不明のままです。
しかし、アリゾナ州立大学のErik Asphaug氏とカリフォルニア大学のMichael Nayak氏による新しい研究のおかげで、フォボス氏がどのように「かっこいい」表面を持っているかを理解するのに近づくかもしれません。つまり、流星が月に衝突したときに排出されたすべての物質が、最終的に再び表面に衝突するように戻る、再降着が答えであると彼らは信じています。
当然のことながら、フォボスの謎はその起源と表面の特徴を超えています。たとえば、対応するデイモスよりもはるかに大規模であるにもかかわらず、火星をはるかに近い距離で周回しています(23,000 km以上と比較して9,300 km)。また、密度測定により、月は固い岩で構成されておらず、多孔質であることがわかっています。
この近接性のために、火星によって加えられる多くの潮汐力の影響を受けます。これにより、内部が氷で構成されていると考えられ、その内部が屈曲して伸びます。理論化されたこの作用は、月の表面で観測された応力場の原因です。
ただし、このアクションでは、フォボスのもう1つの一般的な機能である応力フィールドに垂直に走る線条パターン(別名、溝)を説明できません。これらのパターンは、基本的に長さ20 km(12マイル)、幅100〜200メートル(330〜660フィート)、通常は深さ30 m(98フィート)のクレーターのチェーンです。
過去には、これらのクレーターはフォボスへの最大の影響クレーターであるスティックニーを作成したのと同じ影響の結果であると想定されていました。ただし、 火星エクスプレス 使命は、溝がスティックニーに関連していないことを明らかにしました。代わりに、フォボスのリーディングエッジの中央に配置され、トレーシングエッジに近づくにつれてフェードアウトします。
彼らの研究のために、最近出版されました ネイチャーコミュニケーションズ、 AsphaugとNayakは、コンピュータモデリングを使用して、他の気象の影響によってこれらのクレーターパターンがどのように作成されるかをシミュレートしました。これらのクレーターパターンは、生成された噴出物が円を描いて戻り、他の場所の表面に影響を与えたときに形成されました。
Asphaug博士が電子メールでSpace Magazineに伝えたように、彼らの仕事は興味深い理論を生み出した心の出会いの結果でした:
「Nayak博士は、(UCSCの)Francis Nimmo教授と、エジェクタが火星の衛星間で入れ替わる可能性があるという考えで研究していた。そこで、Mikeyと私は会って、それについて話し合った。当初、私は地震の影響(衝撃によって引き起こされる)がフォボスに物質を流す原因となる可能性があると考えていました。それはロシュの制限内にあるためであり、この物質はリング状に薄くなり、フォボスによって再蓄積されると考えられていました。しかし、顕著なカテナについては、答えははるかに単純であることがわかりました(多くの入念な計算の結果)–そのクレーターの噴出物はフォボスの脱出速度よりも高速ですが、火星の軌道速度よりもはるかに遅く、その多くは数回後に掃引されます火星を周回し、これらのパターンを形成します。」
基本的に、彼らは、隕石がフォボスをちょうど良い場所に突き刺した場合、フォボスが火星の周りを振り返ったときに、その結果生じた破片が宇宙に投げ出されて後で掃引される可能性があると理論化しました。フォボスはそれ自体で噴出物を再付着させるのに十分な重力を持っていないが、火星の引力は、月によって投げ出されたすべてがその周りの軌道に引き込まれることを保証します。
この破片が火星の周りの軌道に引き込まれると、最終的にフォボスの軌道に落ちるまで、惑星を数回旋回します。それが起こると、フォボスはそれに衝突し、より多くの排出物を投げ出す別の衝撃を引き起こし、プロセス全体が繰り返されます。
結局、アスファウグとナヤックは、ある時点で衝撃がフォボスに当たった場合、その後の破片との衝突により、おそらく数日以内に、認識可能なパターンでクレーターのチェーンが形成されると結論付けました。この理論をテストするには、実際のクレーターでいくつかのコンピューターモデリングが必要でした。
基準点としてグリルドリグ(フォボスの北極近くの2.6 kmのクレーター)を使用して、彼らのモデルは、結果として生じたクレーターのひもがフォボスの表面で観察された鎖と一致していることを示しました。そしてこれは理論のままですが、この最初の確認は、さらなるテストの基礎を提供します。
「理論の最初の主なテストは、パターンが一致することです。たとえば、グリルドリッグからの噴出物です。」とアスファウグは言った。「それはまだ理論です。現在取り組んでいるいくつかの検証可能な影響があります。」
フォボスの表面の特徴のもっともらしい説明を提供することに加えて、彼らの研究はまた、初めての影響であるのは、10年のクレーター(すなわち、中央惑星の周りの軌道に入った噴出物によって引き起こされたクレーター)が彼らの主要な影響にさかのぼったことである。
将来、この種のプロセスは、惑星やその他の天体(木星や土星のクレーターの多い月など)の表面特性を評価する新しい方法になる可能性があります。これらの調査結果は、フォボスの歴史についてさらに学ぶのにも役立ち、火星の歴史に光を当てるのに役立ちます。
「フォボスに横断的な関係を築く私たちの能力を拡大して、地質史のシーケンスを明らかにします」とアスファウグは付け加えました。「フォボスの地質史は、フォボス地質のタイムスケールを学習する上で、火星の潮汐散逸に依存しているから火星の内部構造について学ぶ」
そして、NASAがクルードミッションをレッドプラネットにマウントするときに、これらすべての情報が役立つでしょう。提案された「火星への旅」の重要なステップの1つは、フォボスへのミッションです。火星へのミッションの前に、乗組員、火星の生息地、およびミッションの車両がすべて配備されます。
火星の内部構造についてさらに学ぶことは、NASAの惑星への将来のミッションの多くが共有する目標であり、NASAのInSight Lander(2018年の打ち上げ予定)が含まれます。火星の地質に光を当てることは、惑星が数十億年前にその磁気圏、したがって大気と地表水をどのように失ったかを説明するのに大いに役立つと予想されます。