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未发表的照片提示火星的神秘卫星火卫一可能是一颗伪装的被困彗星

(2024-06-03 08:28:08)

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杂谈

未发表的照片提示火星的神秘卫星火卫一可能是一颗伪装的被困彗星

By Abha Jain

published May 23, 2024
Mars

以前未发表的火星卫星火卫一的照片暗示，这颗神秘的卫星可能实际上是一颗被困的彗星 - 或者可能只是其中的一块以及它的双胞胎卫星戴莫斯。

火星及其双子卫星火卫一和戴莫斯的合成照片。新的研究提示这对彗星实际上可能是很久以前被火星捕获的一颗古老彗星的两半。 (Image credit: NASA/JPL-Caltech/GSFC/Univ. of Arizona)

一项基于以前未发表的照片提示的新预印本研究提示火星的卫星火卫一实际上可能是一颗彗星 - 或者至少是它的一部分 - 很久以前就被这颗红色星球引力上捕获。

多年来，研究人员一直困惑于火卫一及其孪生兄弟戴莫斯的起源。一些人已经理论化这些卫星是被火星引力吸引的前小行星，因为它们的化学成分是类似于在火星和木星之间主小行星带中某些岩石的。然而，仿真这一捕获过程的计算机模型已经没有能力来复制这对的围绕火星近乎圆形的路径。

另一个假设提出一个巨大的撞击就像创造我们月球的撞击一样，将这两个从红色星球上挖出。但火卫一有一个与火星不同的化学成分，使这种场景也不太可能。

弄清楚到底火卫一如何被诞生是日本宇宙航空研究开发机构计划于2026年发射的火星卫星探索（MMX）使命的目标之一。巴黎城市大学的天文学教授、这项新研究的主要作者索尼娅·福纳西尔（Sonia Fornasier）是火星卫星探索使命的仪器科学家。当她和其他科学家分析图像来微调航天器的计划路径时，福纳西尔偶然发现了未发表的照片。这300多张图像被欧洲航天局（ESA）轨道飞行器“火星快车”（Mars Express）上的高分辨率相机拍摄，该航天器自2003年以来一直在研究火星和它的卫星，精美的记录了火卫一的特征。其中包括9公里宽（5.6英里宽）的斯蒂克尼陨石坑，火卫一的最大地标。

福纳西尔和她的同事使用快照来分析从不同角度火卫一反射的太阳光强度。这种被称为光度测量的技术允许他们来确定当太阳在正前方或偏移一个角度时火卫一反射了多少光。

火卫一的特写照片。斯蒂克尼陨石坑是右下角可见的大凹痕。(Image credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)

研究人员发现火卫一的表面不均匀的反射光线。一些区域如陨石坑的东北边缘是有高度反射性的。但该团队的分析也表明总体而言当太阳直接在头顶时火卫一的表面出现值得注意的更亮。这种现象被称为冲日浪涌是许多无空气太阳系天体的特征。此外，研究人员发现火卫一的表面是多孔的像沙子一样。这导致研究小组提出卫星的表面可能被一层厚厚的有凹槽颗粒的尘埃层覆盖，当被直接照亮时它们的阴影消失。

这两个属性也是木星家族彗星的特征，木星家族彗星是彗星的轨道引力上被木星调整的彗星。其中包括“橡皮鸭”彗星67P，欧空局的罗塞塔使命在2016年对它进行了近距离研究。事实上，火卫一的光度属性与彗星67P的光度特性几乎完美匹配。因此，研究小组得出结论，火卫一可能是一颗被火星捕获的彗星。

这项研究的发现也对戴莫斯有影响。福纳西尔指出，如果火卫一从前是一颗彗星，戴莫斯可能也是一颗彗星。事实上，基于这项研究她的团队提出这两颗卫星可能从前已经被连接在一起成为一颗双叶彗星，被火星的引力困住并最终撕裂开。換句話說，火星的雙胞胎卫星實際上可能是一個整體的兩半。