Deimos: Der kleine, glatte, höckerige und stark verkraterte Himmelskörper

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Deimos, ein wenig bekannter Marssatellit

Deimos bleibt einer der am wenigsten verstandenen Himmelskörper des inneren Sonnensystems. Am 12. August 1877 von Asaph Hall entdeckt, umkreist er den Mars in einer Entfernung von etwa 23.463 km mit einer Umlaufzeit von 30,3 Stunden. Lange Zeit als ein aus dem Hauptgürtel eingefangener Asteroid betrachtet, wird seine Entstehung heute eher mit einem riesigen Einschlag auf dem Mars in Verbindung gebracht – vergleichbar mit der dominierenden Hypothese zur Entstehung unseres Mondes. Diese Hypothese wird durch die jüngsten Daten der Sonden in der Marsumlaufbahn gestützt.

Physische und orbitale Eigenschaften von Deimos

Mit Abmessungen von 16,08 × 11,78 × 10,22 km (mittlerer Radius: 6,27 km) wird die Masse von Deimos auf 1,51 × 10¹⁵ kg geschätzt. Seine durchschnittliche Dichte von 1,47 g/cm³ bleibt mit einem primitiven, wenig dichten Gestein vereinbar, das reich an organischen Materialien und hydratisierten Silikaten ist – oder, nach den neuesten Daten, mit einem dunklen vulkanischen Material marsianischen Ursprungs. Im Gegensatz zu Phobos weist seine Oberfläche keine mysteriösen Streifen auf, sondern ist von Einschlagskratern geprägt, wobei der größte, Swift, einen Durchmesser von etwa 3 km hat, sowie von einem Äquatorrücken und einer großen Senke am Südpol (etwa 11 km, fast das Doppelte des mittleren Mondradius), deren Ursprung – Akkretion großer Blöcke oder ein großer Einschlagskrater – noch nicht geklärt ist.

Wenn Deimos von einem Himmelskörper getroffen wird, verlassen Staub und Trümmer die Mondoberfläche, da sie nicht genug Gravitationsanziehung haben, um die Auswurfmassen zu halten. Die Schwerkraft des Mars wird jedoch einen Ring aus diesen Trümmern um den Planeten etwa in derselben Region halten, in der der Mond umkreist. Wenn sich der Mond dreht, lagern sich die Trümmer als staubige Schicht auf seiner Oberfläche ab, was ihm ein glattes Aussehen verleiht – ein Phänomen des „sesquinary gardening“, das auch erklären könnte, warum die Umlaufbahn von Deimos heute so ruhig ist, trotz einer dynamisch bewegten Vergangenheit.

Struktur und Zusammensetzung: Ein Überbleibsel des frühen Sonnensystems?

Die ältesten spektroskopischen Beobachtungen brachten Deimos lange Zeit mit den Trojaner-Asteroiden des Mars und den transneptunischen Objekten in Verbindung. Ihm wurde daher eine Oberfläche zugeschrieben, die hauptsächlich aus folgenden Bestandteilen besteht:

• Hydratisierte Silikate (wie Phyllosilikate),
• Komplexe organische Verbindungen, möglicherweise Tholine,
• Wassereis in geringen Mengen, das in den schattigen Bereichen der Polarkrater nachgewiesen wurde.

Dieses Bild wurde jedoch durch die Vorbeiflüge der emiratischen Sonde Hope im Jahr 2023 infrage gestellt: Ihr Ultraviolett-Spektrometer (EMUS) maß ein flaches Spektrum ohne markante Signaturen von kohlenstoffhaltigen Mineralien oder organischer Materie, was nicht die erwartete Signatur eines Asteroiden vom Typ D ist. Das Infrarot-Spektrometer (EMIRS) deutet stattdessen auf eine auf kleiner Skala raue Oberfläche hin, die mit feinem Regolith bedeckt ist, vergleichbar mit dem von Phobos und dem irdischen Mond, mit einer Zusammensetzung, die mit einem dunklen vulkanischen Gestein vereinbar ist, das dem des Mars ähnelt. Das Fehlen einer inneren Differenzierung (kein distincter metallischer Kern) deutet darüber hinaus darauf hin, dass Deimos niemals einer ausreichenden Erwärmung ausgesetzt war, um vollständig zu schmelzen – im Gegensatz zu Planeten oder großen Monden.

Ursprung und Entstehungszenarien

Die Debatte über den Ursprung von Deimos hat sich in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt. Drei große Szenarien werden weiterhin diskutiert:

1. Einfang eines Asteroiden: Deimos wäre ein Objekt aus dem Hauptgürtel, das vom Mars eingefangen wurde. Dieses klassische Szenario hat jedoch Schwierigkeiten, die fast kreisförmige und äquatoriale Umlaufbahn beider Monde zu erklären, und wird heute weitgehend aufgrund des Fehlens typischer Spektralsignaturen von Typ-D-Asteroiden ausgeschlossen.
2. Riesiger Einschlag: Wie beim irdischen Mond hätte ein großer Einschlag auf dem Mars eine Trümmerscheibe ausgestoßen, die sich später zu zwei Monden, Phobos und Deimos, zusammenballte. Dies ist heute das Referenzszenario, das von den meisten wissenschaftlichen Teams angenommen wird, seit die Spektraldaten von Mars Express und der Sonde Hope die Zusammensetzung beider Monde der des Mars angenähert und die erwartete Typ-D-Signatur eines eingefangenen Asteroiden ausgeschlossen haben.
3. Ko-Akkretion: Beide Monde hätten sich gleichzeitig mit dem Mars aus der protoplanetaren Scheibe gebildet. Aufgrund ihrer geringen Masse gilt dieses Szenario jedoch als unwahrscheinlich und wird heute weitgehend verworfen.

Zwei jüngere hybride Hypothesen bereichern dieses Bild. Die disruptive Asteroideneinfangung (Kegerreis et al., 2024) schlägt vor, dass ein vom Mars eingefangener Asteroid durch die Gezeitenkräfte des Planeten zerrissen wurde und eine Trümmerscheibe bildete, aus der sich die beiden Monde später zusammenballten – ein Zwischenszenario zwischen Einfang und riesigem Einschlag. Die sesquinäre Katastrophe (Ćuk et al., 2023, präzisiert 2025–2026) besagt, dass ein ursprünglicher Deimos auf einer exzentrischeren und „angeregten“ Umlaufbahn durch wiederholte Einschläge von Trümmern in der Marsumlaufbahn (Auswurfmaterial von Kratern auf Phobos oder Mars) fragmentiert wurde, bevor er sich zu einem Ring und dann zu einem Mond mit einer heute viel kreisförmigeren und ruhigeren Umlaufbahn neu zusammenballte. Dieser Mechanismus könnte eine dynamisch bewegte Vergangenheit mit der heute beobachteten sehr stabilen Umlaufbahn in Einklang bringen.

Die Mission MMX (Martian Moons eXploration) (neues Fenster) der JAXA soll diese Hypothesen klären, indem sie Proben von Phobos zur Erde bringt und mehrere nahe Vorbeiflüge an Deimos durchführt.

Neue Entdeckungen (2023–2026)

Mehrere jüngste Fortschritte haben das Verständnis von Deimos erneuert:

• Vorbeiflüge der Sonde Hope (Emirates Mars Mission, März 2023): In einer minimalen Entfernung von 100 km lieferte die emiratische Sonde die detailliertesten Bilder, die jemals von der Rückseite von Deimos aufgenommen wurden, sowie ihre ersten Beobachtungen im extremen Ultraviolett. Die Spektraldaten zeigen nicht die erwartete kohlenstoffhaltige Signatur eines Typ-D-Asteroiden, was das wissenschaftliche Team dazu veranlasste, einen marsianischen Ursprung für beide Monde zu bevorzugen.
• 20-jährige photometrische Studie (HRSC-Kamera von Mars Express, 2004–2024): Diese Analyse brachte einen markanten Äquatorrücken und eine Senke von etwa 11 km am Südpol ans Licht – Strukturen, deren Ursprung (Akkretion oder alter Einschlagskrater) noch geklärt werden muss.
• Neue Entstehungshypothesen (2024–2026): Die disruptive Asteroideneinfangung und die sesquinäre Katastrophe, oben detailliert beschrieben, nuancieren die klassische Trennung zwischen Einfang und riesigem Einschlag.
• Präziser Zeitplan der MMX-Mission: Die Sonde wurde am 31. März 2026 am Tanegashima-Raumfahrtzentrum angeliefert, mit einem für November–Dezember 2026 geplanten Start mit einer H3-Rakete. Sie soll 2027 die Marsumlaufbahn erreichen, 2029 auf Phobos landen, um mindestens 10 Gramm Proben zu sammeln, mehrere Vorbeiflüge an Deimos durchführen und diese Proben 2031 zur Erde zurückbringen.

Deimos in der Raumfahrtforschung

Obwohl weniger erforscht als Phobos, wurde Deimos von mehreren Missionen überflogen:

• Viking Orbiter (1977): Erste detaillierte Bilder.
• Mars Global Surveyor (1998–2006): Spektrale Kartierung.
• Mars Express (ESA): Wiederholte spektroskopische und photometrische Beobachtungen seit 2004, einschließlich einer 20-jährigen Synthese, die 2024–2025 veröffentlicht wurde.
• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO): Hochauflösende Bilder, die seine Topographie enthüllen.
• Emirates Mars Mission / Hope (seit 2023): Nahe Vorbeiflüge (bis auf 100 km), die erste extreme UV-Beobachtungen des Mondes und beispiellose Bilder seiner Rückseite liefern.

Seine stabile Umlaufbahn und das Fehlen signifikanter Gezeitenkräfte machen ihn zu einem potenziellen Ziel für eine Marsbeobachtungsbasis oder ein Kommunikationsrelais für zukünftige bemannte Missionen.

Referenzen