西南研究所的科学家们认为，火星上微小的卫星“火卫一”和“火卫二”诞生是猛烈的，但它的规模要小得多，比地球卫星系统造成的巨大影响要小得多。他们的研究成果在《科学进展》杂志上发表的一篇论文中详细描述了“原始火星”和“矮个子行星”大小的物体之间的碰撞可能产生了这两个卫星。这个红色星球的小卫星的起源已经争论了几十年。问题是这些天体是被火星引力捕获的小行星，还是由一颗由碎片组成的赤道圆盘所形成的微小卫星，与它们近乎圆形和共平面的轨道最为一致。
这张合成图比较了火星表面的大小，就像从火星表面看到的那样，与我们的月球表面的大小有关。虽然地球的月球比大的火星卫星火卫一要大100倍，但火星卫星的轨道更接近地球，使它们在天空中显得相对较大。2013年8月1日，美国宇航局火星探测器“好奇号”拍摄的照片显示，在遥远的左边的Deimos和它旁边的火卫一都被显示在一起。图片：NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M University
与火星的撞击产生的圆盘似乎很有前途，但这一过程的先验模型受到低数值分辨率和过于简化的建模技术的限制。研究报告的主要作者罗宾·坎普博士说：模型是第一个自我一致的模型，以确定导致火星两颗小卫星形成所需的影响类型，他是SwRI空间科学与工程部的副总裁。Canup是使用大型流体动力学模拟来模拟行星尺度碰撞的主要科学家之一，包括当前的地球-月球形成模型。
新研究的一个关键结果是冲击器的大小，一个巨大的冲击器——与最大的小行星灶神星和谷神星的大小相似——是需要的，而不是一个巨大的冲击器。该模型还预测，这两个卫星主要来源于火星上的物质，所以它们的大部分成分应该与火星的大部分元素相似。然而喷出物的加热和来自火星的低逃逸速度表明，水蒸气将会消失，这意味着如果它们由撞击形成，月球将会是干燥的。新的火星模型比之前考虑的要小得多，月球可能是在45亿年前一个火星大小的物体撞向新生的地球时形成的，而由此产生的碎片结合到地球卫星系统中。
模拟对火星的影响，可以产生它的小卫星，火卫一和火卫二。图片：Robin Canup, Southwest Research Institute
地球的直径约为8000英里，而火星的直径仅为4200英里。月球直径只有2100英里，大约是地球的四分之一。虽然它们在同一时间内形成，但Deimos和Phobos非常小，它们的直径分别只有7.5英里和14英里，轨道离火星很近。这颗小行星的直径为326英里，而矮行星谷神星的直径为587英里。使用了最先进的模型来证明，一个由vesta -to- ceres大小的撞击器可以产生一个与火星的小卫星形成一致的圆盘，圆盘的外部分积聚在火卫一和火卫二上，而圆盘的内部部分累积成更大的卫星，最终向内盘旋，并被吸收进入火星。”在之前的作品中所主张的更大的影响产生了巨大的圆盘和更大的内部卫星，从而阻止了像火卫一和Deimos这样的小卫星的生存。
这些发现对日本太空探索局(JAXA)火星卫星探测(MMX)任务非常重要，该任务计划于2024年发射，并将包括nasa提供的仪器。MMX探测器将访问火星上的两个卫星，在火卫一的表面着陆，并在2029年收集一个表面样本返回地球。MMX任务的主要目标是确定火星卫星的起源，并建立一个模型来预测卫星的组成，如果它们通过撞击形成，为实现这一目标提供了一个关键的约束条件。2018年4月18日出版的《科学进展》杂志上发表了《火卫一和火卫二的起源》。
博科园-科学科普｜参考期刊文献：Science Advances｜来自：西南研究所
