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長久以來的火星衛星之謎——以及可能解開它的任務

发表于 2025-11-02 06:48:49 来源：兔肉燉雞腳網
長久以來的火星衛星之謎——以及可能解開它的任務
長久以來的火星衛星之謎——以及可能解開它的任務。信用:uux.cn/美國國家航空航天局
（神秘的地球uux.cn）據對話（本·萊德·斯托克斯）：火星的兩個小衛星，火衛一(直徑約22公裏)和戴莫斯(直徑約13公裏)，幾十年來一直困擾著科學家，它們的起源仍然是一個爭論的問題。一些人提出，它們可能是由一顆行星或大型小行星撞擊火星表麵產生的殘餘碎片組成的(#TeamImpact)。
然而，一個相反的假設(#TeamCapture)認為，這些衛星是被火星的引力捕獲並被困在軌道上的小行星。
為了解開這個謎，我們需要月球表麵的材料在地球上進行分析。幸運的是，日本宇宙航空研究開發機構(Jaxa)將於2024年9月向火衛一和戴莫斯發射一項名為“火星月球探測”(MMX)的任務。這項任務將由一種新設計的火箭H-3運載，這種火箭仍在開發中。
該航天器預計將於2025年到達火星軌道，之後它將繞火衛一運行，並最終從其表麵收集材料，然後於2029年返回地球。
這將使它成為最近一係列將物質從太空帶回地球的任務中的下一個，繼日本宇宙航空研究開發機構對小行星Ryugu (Hayabusa2)的成功任務，美國宇航局對小行星貝努鳥的Osiris-Rex任務和中國航天局的嫦娥5號登月任務之後。
贈品
如果撞擊源確實存在，我們可以期待在火衛一上找到與在火星上發現的相似的物質。雖然我們還沒有任何直接從火星返回的物質，但我們足夠幸運地擁有從其表麵噴射出來的岩石，這些岩石最終找到了通往地球的道路。
因此，這些隕石可能與從火衛一返回的物質相似，這提供了一個奇妙的對比。
然而，在捕獲小行星起源的情況下，我們更有可能在火衛一上找到在太陽係其他小行星上發現的物質。#TeamCapture小組中流行的假設是，衛星是由與隕石相同的岩石組成的，稱為碳質球粒隕石。值得慶幸的是，我們有大量這樣的隕石和樣本，可以與火衛一的材料進行比較。
比較隕石和從火衛一帶回來的物質將是幫助我們理解這兩個衛星起源的一個極好的工具。一旦我們在實驗室裏有了材料，就可以對樣品應用嚴格的分析技術。
一種這樣的技術是氧同位素分析。同位素是一些元素的變體，這些元素的原子核中或多或少有一些被稱為中子的粒子。例如，氧有三種穩定同位素，原子量分別為16、17和18。
氧-17/氧-16和氧-18/氧-16的同位素比率之和被表示為17O，並且是特定母體物體的特征。根據太陽係中岩石體形成的位置，不同的氧成分被獲得並保留在岩石中。例如，來自地球的岩石具有0左右的δ17O，而來自火星的隕石具有~0.3左右的δ17O。因此，來自地球的岩石和火星隕石可以很容易地彼此分開。
如果火衛一形成於太陽係中與火星相同或至少相似的位置，我們預計MMX號帶回的物質成分也有大約0.3的17O。
如前所述，#TeamCapture暗示了火衛一類似碳質球粒隕石的起源。科學家研究的所有已知碳質球粒隕石都顯示負同位素17O，範圍從-0.5一直到-4。因此，氧氣可以成為破譯火星衛星起源的一個極其有力的工具，一旦物質返回地球，氧氣應該是這項任務的重中之重。
如果火衛一確實代表了火星的古老碎片，它可能包含了最原始的火星物質。火星經曆了一係列改變其表麵岩石的過程，包括風蝕和水的改變。根據海盜號等軌道飛行器觀測到的幹涸河床等特征，很明顯火星上曾經存在過水。
這些水可能來自小行星和彗星的混合，以及火山活動。火星還保留了厚厚的大氣層，這使得水在行星表麵以液體形式存在。
另一方麵，火衛一仍然是一個沒有空氣的天體，沒有發生水汙染等過程(盡管可能發生了輕微的撞擊事件)。這意味著從火衛一返回的樣本可以為火星原始水含量提供極其重要的見解，並為早期太陽係中發生的過程提供一個窗口。
MMX是太空探索中最激動人心的計劃任務之一。在不到一年的時間裏，我們已經為成功的發射、樣品采集和樣品返回而祈禱。包括我在內的許多科學家絕對希望有一天能夠研究這些樣本。
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