苏黎世联邦理工学院巴尔·巴拉·冯·阿尔堡 艺术家对火星原始卫星和小行星碰撞的印象，这可能导致了火卫一和戴莫斯的形成
信用:马克·加尔利克/马克加利克
com 自从1877年发现火星的两个卫星——火卫一和戴莫斯以来，一直困扰着研究人员
它们非常小:火卫一的直径为22公里，比我们的月球小160倍，戴莫斯更小，只有12公里
苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的博士生阿米尔侯赛恩·巴格里说:“我们的卫星基本上是球形的，而火星的卫星形状非常不规则——像土豆。”他补充说:“比起天然卫星，火卫一和戴莫斯看起来更像小行星
" 这让人们怀疑它们可能是在火星重力场中捕获的小行星
“但这就是问题开始的地方，”巴格里说
被捕获的物体将会沿着一条偏心的轨道围绕行星运行，而这条轨道将会是随机倾斜的
与这个假设相反，火星卫星的轨道几乎是圆形的，并且在火星的赤道面上移动
那么，对火卫一和戴莫斯目前的轨道有什么解释呢？为了解决这个动态问题，研究人员依靠计算机模拟
计算过去 苏黎世大学物理研究所和苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的高级科学家阿米尔·可汗说:“我们的想法是追溯轨道及其变化的历史。”
事实证明，过去火卫一和戴莫斯的轨道似乎是交叉的
“这意味着月亮很可能在同一个地方，因此有相同的起源，”汗说
研究人员得出结论，当时一个更大的天体正在绕火星运行
这个最初的月亮很可能被另一个物体撞击并因此解体
“火卫一和戴莫斯是这颗失去的卫星的遗迹，”巴格里说，他是这项研究的主要作者，这项研究现已发表在《自然天文学》杂志上
这些结论很容易理解，但需要大量的前期工作
首先，研究人员必须完善描述卫星和火星之间相互作用的现有理论
“所有天体都相互施加潮汐力，”汗解释道
这些力导致一种被称为耗散的能量转换形式，其规模取决于物体的大小、内部组成以及它们之间的距离
对火星内部及其卫星的洞察 在苏黎世联邦理工学院的参与下，美国国家航空航天局的InSight任务目前正在探索火星:该任务地震仪的电子设备是在苏黎世联邦理工学院制造的，该地震仪正在记录火星地震和可能的陨石撞击
“这些记录让我们观察红色星球内部，”汗说，“这些数据被用来约束我们计算中的火星模型和红色星球内部发生的耗散
" 其他火星探测器的图像和测量表明，火卫一和戴莫斯是由多孔材料制成的
它们的密度低于每立方厘米2克，远低于地球的平均密度5克
每立方厘米5克
“火卫一内有很多空洞，可能含有水冰，”汗怀疑，“这就是潮汐导致大量能量消散的地方。”
" 利用这些发现和他们关于潮汐效应的精细理论，研究人员运行了数百个计算机模拟程序来追踪卫星的轨道，直到它们到达交点——火卫一和戴莫斯诞生的时刻
根据模拟情况，该时间点位于1和2之间
70亿年前
“确切的时间取决于火卫一和戴莫斯的物理性质，也就是说，它们的多孔性，”巴格里说
计划于2025年发射的日本探测器将探索火卫一并将样本返回地球
研究人员预计，这些样本将提供火星卫星内部所需的细节，从而能够更精确地计算它们的起源
火卫一的末日 他们的计算还表明，火卫一和戴莫斯的共同祖先比今天的火卫一离火星更远
虽然较小的戴莫斯一直留在它形成的地方附近，但潮汐力正在导致较大的火卫一靠近火星——正如研究人员解释的那样，这个过程正在进行
他们的计算机模拟也显示了卫星轨道的未来发展
似乎戴莫斯将非常缓慢地离开火星，就像我们的月亮正慢慢地从地球后退一样
然而，火卫一将在不到4000万年后撞上火星，或者在接近火星时被重力撕裂
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