新的火星模型详细说明了火卫一和魔鬼的暴力出生

SwRI科学家模拟了一个Ceres大小的物体以倾斜角度撞入火星的过程。3-D模拟的这四个帧显示，撞击最初会产生一个主要来自火星的轨道上的碎片盘（右下图框）。盘的外部后来积聚到火星的小卫星，火卫一和狄莫斯。盘的内部积聚成较大的卫星，这些卫星最终向内盘旋并被火星吸收。图片由西南研究所提供

西南研究院的科学家认为火星上的微小火卫一火卫一和火卫一猛烈诞生，但规模远小于造成月球系统的巨大撞击。他们的研究表明，正如今天在《科学进展》上发表的一篇论文中所详细描述的那样，原火星和一个矮行星大小的物体之间的碰撞很可能产生了两个卫星。

关于“红色星球”小卫星的起源已有数十年的历史了。问题是这些天体是被火星引力完好无损捕获的小行星，还是由赤道碎片盘形成的微小卫星，这与它们的近乎圆形和共面的轨道最一致。通过与火星的碰撞来生产磁盘似乎是有希望的，但是此过程的先前模型受到低数值分辨率和过分简化的建模技术的限制。

SwRI太空科学与工程部副总裁Robin Canup博士说：“我们的模型是第一个能够确定导致火星形成两个小卫星的撞击类型的自洽模型。”Canup是使用大规模流体动力学模拟来模拟行星尺度碰撞（包括当时流行的“地球-月亮”地层模型）的领先科学家之一。

西南研究所的科学家对一个Ceres大小的物体以倾斜角度撞击火星进行了建模。这种3-D模拟表明，撞击最初产生了一系列主要来自火星的轨道碎片。盘的外部后来积聚到火星的小卫星，火卫一和狄莫斯。盘的内部积聚成较大的卫星，这些卫星最终向内盘旋并被火星吸收。

“这项新工作的关键成果是冲击器的尺寸；我们发现需要一个大型撞击器-大小与最大的小行星Vesta和Ceres类似，而不是巨型撞击器，” Canup说。该模型还预测，这两个卫星主要来自火星产生的物质，因此，对于大多数元素来说，它们的体积组成应与火星相似。然而，喷射器的加热和火星的低逃逸速度表明水蒸气将会流失，这意味着如果月球受到撞击会变干。

新的火星模型调用的影响器比以前考虑的要小得多。45亿年前，火星大小的物体坠入新生的地球，然后形成的碎片聚集成地球-月球系统，这可能是我们的月球形成的原因。地球的直径约为8,000英里，而火星的直径仅超过4,200英里。月球的直径刚好超过2100英里，大约是地球大小的四分之一。

虽然它们是在同一时间范围内形成的，但迪莫斯和火卫一却非常小，直径分别仅为7.5英里和14英里，并且轨道非常接近火星。拟议中的形成Phobos-Deimos撞击器的直径介于直径326英里的小行星Vesta和宽587英里的矮行星Ceres之间。

这张合成图像比较了从红色星球表面看火星卫星出现的大小，与我们从地球表面出现月球的大小有关。虽然地球的月球比火星上更大的火卫一火星大100倍，但火星上的卫星更接近其行星运行，因此它们在天空中显得相对更大。由美国宇航局的火星探测器好奇号于2013年8月1日拍摄，最左边的Deimos和旁边的Phobos一起显示。图片由NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems / Texas A＆M Univ提供。

该论文的第二作者朱利安·萨尔蒙（Julien Salmon）博士说：“我们使用最先进的模型来证明，从维斯塔到塞里斯大小的撞击器可以产生与火星小卫星形成一致的圆盘。” SwRI研究科学家。“磁盘的外部积聚成火卫一和地魔，而磁盘的内部积聚成较大的卫星，这些卫星最终向内盘旋并被火星吸收。先前作品中主张的较大撞击会产生大量的圆盘和更大的内部卫星，从而阻碍了诸如火卫一和狄莫斯这样的微小卫星的生存。”

这些发现对于日本航空航天局（JAXA）的“火星卫星”飞行（MMX）任务至关重要，该任务计划于2024年发射，并将包括由NASA提供的仪器。MMX太空船将拜访两个火星卫星，降落在火卫一表面，并收集一个表面样本，并于2029年返回地球。

Canup说：“ MMX任务的主要目标是确定火星卫星的起源，并建立一个模型，该模型可以预测如果由撞击形成的卫星组成将是实现该目标的关键约束。”

2018年4月18日，《科学进展》上发表了“受火星到谷大小的身体受火星影响而产生的火卫一和火卫一的起源”。该研究由位于硅谷的NASA太阳系探索虚拟研究所（SSERVI）和NASA的新兴世界计划资助。这项研究是作为勘探目标科学研究所（ISET）的一部分进行的，该研究所是SwRI位于科罗拉多州Boulder的办公室的SSERVI小组。

出版物：罗宾·坎纳普（Robin Canup）和朱利安·萨蒙（Julien Salmon），“火星和火卫一的火卫一起源，受火星对谷大小的身体撞击火星的影响”，《科学进展》，2018年4月18日：卷4，没有4，eaar6887； DOI：10.1126 / sciadv.aar6887