火星只有兩個衛星:火衛一和火衛二。對於衛星來說,它們很奇怪,只不過是塊狀的土豆形狀的巖石。它們太小了,自我引力無法使它們變成圓形。其中一顆,火衛二,有著異常傾斜的軌道。
火衛二是兩個火星衛星中較小的一個,它比火衛一離火星更遠。它的軌道傾斜度並不大,只有2%。多年來,這種傾斜上的細微差別並沒有引起天文學家太多的注意,因為它看起來並不重要。當我們有了新的想法,用新的眼光審視它時,火衛二的軌道傾斜揭示了它的大秘密現在,一篇新的論文探究了這種傾斜,並得出了一個驚人的結論:從火衛二的軌道傾角看過去火星光環的證據。
我們有必要花時間來看看關於火星衛星的現有想法。有兩種主要理論可以解釋火星如何擁有衛星:撞擊假說和捕獲小行星假說。撞擊假說,在遙遠的過去,另一個大型天體撞擊火星,將碎片噴射到軌道上,這些碎片合併成火星的衛星。這種假設認為,火星的衛星系統在過去一定要大一些,因為一些物質會落到火星表面。另一個是捕獲小行星假說。火衛一和火衛二與碳質c型小行星有許多相似之處。這種解釋的一個缺點是,兩顆衛星的軌道都接近圓形。被捕獲的主帶小行星會有更多的橢圓軌道,所以必須有某種機制使它們的軌道循環。大氣阻力和潮汐力可以做到這一點,但可能沒有足夠的時間。
這張照片顯示了火衛一、火衛二和一些繞火星運行的太空飛行器的軌道。在他們的論文中寫道:「火星的兩個小衛星,火衛一和火衛二,被認為是由早期火星上的巨大撞擊所噴射出的碎片形成的。」與大型撞擊模擬的預期相比,這些衛星的質量較小,因此有人提議說,最初的衛星系統更大,大部分質量在撞擊後的幾次環流中落到火星上。」 這是對火衛一和火衛二的普遍解釋。在這項研究中,明頓和他的合著者注意到火衛一正在慢慢地越來越接近火星。火星的重力把它拉了進來,它將無法逃脫。最終,火衛一的軌道會衰減,它會越過洛希極限。然後,火星的引力將把微小的火衛一撕成碎片,而不是俯衝到火星上被摧毀。之後碎片會重新結合成另一個月球,這樣循環就會繼續下去。每一次,月亮都會變小。所以這是一個關於火星衛星轉世的大理論。
回到火衛二和它的兩度傾斜和新的研究。當一顆新月從其被摧毀的祖先的殘骸中形成時,它會遠離光環和火星。因此,當火衛一被拉近火星並最終毀滅時,這顆新形成的衛星將會向外移動。當它這樣做的時候,它會在環外發生軌道共振。以火衛二為例,它的軌道周期是另一個衛星的三倍。軌道共振是很容易理解和預測的。天文學家們知道,只有向外移動的月球才能對火衛二產生強烈的影響。所以這意味著火星上一定有一圈碎片,迫使月球向外。「我們發現火衛二的傾斜度是由一顆比火衛一大20倍的火星衛星向外進化而產生的。」「從火衛二的軌道傾角看過去火星光環的證據」。我們發現,火衛二的傾斜確實是由一顆體積約為火衛一20倍的火星衛星向外演化而產生的火衛二。
這需要消化很多東西,但有證據和觀察支持。一份新聞稿稱,「從一個不起眼的衛星軌道的適度傾斜中獲得的這一洞察,對我們理解火星及其衛星有重大影響。」過去軌道共振的發現幾乎證實了火星的環月理論。」所以我們今天看到的沒有光環的火星可能是一種異常現象。我們現在處於環之間,我們假設這是正常的。人類一直在這樣做。土星光環燦爛奪目。如果火星在過去曾有過光環,那麼在我們太陽系的五英尺高的行星上也會有光環。
根據這項研究,火衛二有數十億年的歷史,而火衛一相對年輕,可能只有2億年的歷史,在這一點上,這些都是理論。但也許它不會「只是理論」太久。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)計劃在2024年對火衛一進行採樣。這項任務被稱為MMX,即火星月球探測。它將探索火星的兩個衛星,並將從火衛一收集樣本。