火星快车号飞掠火卫探测内部结构

关于火星卫星起源的谜团,可能离解开更进一步了。

欧洲太空总局(ESA)天文学家Colin Wilson表示:火星两颗小卫星是被捕获的小行星,还是碰撞时火星喷飞的岩石碎块,是悬而未决的问题,因外观看起来像小行星,但绕火星运行的方式并非如此。

1877年美国天文学家Asaph Hall发现两颗环绕火星的小卫星。火卫一(Phobos)以古希腊的恐惧和惊慌之神命名,是两颗卫星较大那颗,直径22.2公里,距离火星地表平均距离约6,000公里。火卫二(Deimos)以古希腊害怕和恐怖之神命名,直径只有12.6公里,距离火星地表约20,000公里。许多方面与月球不同,且两者也有些有趣差异。

火卫二正在远离火星且可能完全脱离,然而火卫一以每年缩小1.8厘米的衰减轨道往火星移动,1亿年内火卫一就会被火星重力撕裂形成环状物。从外表看,火卫一和火卫二相似,代表可能来自同一群小行星,但轨道几乎是圆形,且非常靠近火星赤道,是被捕获小行星不会有的特征。

寻找谜团答案的方法是找出火星卫星地表下的东西。今年万圣节前夕,欧洲太空总局派出火星快车号(Mars Express)飞掠火卫一,约距离83公里。地球大气与太空分界线卡门线约为海拔100公里,83公里只算咫尺之距。且这艘19岁的火星快车号与火卫一近距离飞掠为测试最新升级计划之一。

火星快车号的MARSIS仪器(Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding)最初是为了研究火星内部结构而设计,以发现火星有液态水迹象闻名。使用40米长天线向火星发送低频无线电波,在火星内部不同岩层间穿透与反射,检查反射信号,科学家就可搭建火星内部结构图,并研究火星岩层厚度和成分等特性。MARSIS和火星地表的观测设置距离超过250公里,但最近升级软件,可于更近距离使用。将来距离会缩至40公里内。火星快车轨道经过微调,可在2023~2025年几次飞掠期间尽可能接近火卫一,提供更多机会收集火卫一内部结构数据。

欧洲太空总局参与日本JAXA领导的火星卫星探索(Martian Moons eXploratio,MMX)任务,将登陆火卫一并将岩石样本送回地球。MMX任务计划2024年发射,2029年送样本回地球。火星快车号仪器对详细研究火卫一至关重要,也为MMX任务预做准备的必须器材。

MARSIS 9月23日飞越火卫一时得到的雷达图。A-C部分使用升级前MARSIS软件记录。C-D是technical gap期间,从D-F首次成功使用升级后软件。e的反射不是火卫一表面特征引起的“杂波”,就是火卫一可能的内部结构特征。

(首图来源:NASA/JPL/Corby Waste, Public domain, via Wikimedia Commons)