Das Mars-System: Der Mars begleitet von seinen Monden Phobos und Deimos, zwei kleinen unregelmäßigen Körpern, die wahrscheinlich aus dem Asteroidengürtel stammen.
Bildquelle: astronoo.com.
Der Artikel untersucht die Monde Phobos und Deimos durch die Brille ihrer orbitalen Dynamik und ihres umstrittenen Ursprungs. Ihre jeweiligen Umlaufbahnen weisen eine faszinierende zeitliche Dichotomie auf: Phobos, in einer Spirale, ist dazu verdammt, in 30 bis 50 Millionen Jahren durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen zu werden, während Deimos sich allmählich vom Mars entfernt. Obwohl ihre Spektren und ihre geringe Albedo sie D/T-Asteroiden ähneln lassen, was die Einfang-Hypothese begünstigt, ist ihre In-situ-Entstehung nach einem gewaltigen Einschlag nicht ausgeschlossen. Die MMX-Mission (JAXA) ist der Schlüssel zur Beilegung dieser Debatte, indem sie Proben von Phobos entnimmt, die Materialien aus der Marskruste enthalten könnten, und so einen privilegierten Zugang zur geologischen Geschichte des Roten Planeten bietet.
Die Erforschung von Phobos und Deimos ist entscheidend, da diese kleinen Satelliten wahre Zeitkapseln sind. Ihre Zusammensetzung, ähnlich der von Asteroiden, könnte die Geheimnisse der Entstehung des inneren Sonnensystems und der Wanderung der Riesenplaneten enthüllen. Darüber hinaus bietet Phobos, der sich unaufhaltsam dem Mars nähert, eine einzigartige Gelegenheit, einen Zerstörungsprozess zu beobachten, der zur Bildung eines Rings führen wird, ein Ereignis, das nie in Echtzeit gesehen wurde. Schließlich dienen diese Monde aufgrund ihrer geringen Schwerkraft als Testgelände und potenzielle Basen für zukünftige bemannte Missionen und bereiten die menschliche Erforschung des Mars vor.
Im Gegensatz zu den Mehrfachmondsystemen der Gasriesen besitzt der Mars nur zwei kleine natürliche Satelliten: Phobos und Deimos. Entdeckt im Jahr 1877 von Asaph Hall (1829-1907) am Marineobservatorium in Washington, stellen diese unregelmäßigen Körper seitdem ein Rätsel für die Planetenforscher dar. Mit jeweiligen Abmessungen von 27×22×18 km und 15×12×10 km ähneln sie eher Asteroiden als "klassischen" Monden, die durch Akkretion um ihren Planeten entstanden sind.
| Parameter | Phobos | Deimos | Vergleich |
|---|---|---|---|
| Abmessungen (km) | 27,0 × 21,6 × 18,8 | 15,0 × 12,2 × 10,4 | Phobos ist 2,7 Mal voluminöser als Deimos |
| Masse (×1015 kg) | 10,659 | 1,476 | Phobos ist 7,2 Mal massereicher |
| Dichte (g/cm3) | 1,876 ± 0,020 | 1,471 ± 0,030 | Phobos ist 27 % dichter - deutet auf eine unterschiedliche Zusammensetzung hin (Gestein + Regolith vs. hydratisierte Materialien) |
| Entfernung zum Mars (km) | 9.376 (6.000 km über der Oberfläche) | 23.460 | Deimos ist 2,5 Mal weiter entfernt |
| Umlaufzeit | 7h 39m 12s | 30h 18m 43s | Phobos macht 3 Umläufe, während ein Marstag (Sol = 24h 39m) vergeht |
| Rotationsperiode | 7h 39m 12s (synchron) | 30h 18m 43s (synchron) | Beide Monde zeigen immer die gleiche Seite zum Mars |
| Albedo | 0,071 ± 0,012 | 0,068 | Sehr dunkle Oberflächen, ähnlich wie D/T-Asteroiden |
| Oberflächentemperatur | -4 °C bis -112 °C | -40 °C bis -130 °C | Phobos ist aufgrund seiner Nähe zum Mars etwas wärmer |
| Oberflächengravitation (m/s2) | 0,0057 | 0,0039 | Ein 70 kg schwerer Mensch würde auf Phobos ~400 g und auf Deimos ~280 g wiegen |
| Fluchtgeschwindigkeit (m/s) | 11,39 (41 km/h) | 6,00 (22 km/h) | Ein kräftiger Sprung könnte einen Astronauten von Deimos schleudern |
| Hauptkrater | Stickney (9 km, d.h. 40 % des Durchmessers) | Kein dominanter Krater (max. 3 km: Swift und Voltaire) | Der Einschlag, der Stickney schuf, hätte Phobos fast zerstört |
| Vermutete Zusammensetzung | Mischung aus kohlenstoffhaltigem Gestein, Regolith (100-200 m dick), Phyllosilikaten (mit Mars verbunden) | Ähnlich, aber mit mehr hydratisierten Materialien und Eis | Spektren nahe D/T-Asteroiden, aber mit Spuren von Mars-Materialien |
| Zukünftiges Schicksal | Zerfall durch Gezeitenkräfte in 30-50 Millionen Jahren (Ma) | Langsames Entweichen aus der Marsumlaufbahn (Entfernung ~20 cm pro Jahrhundert) | Phobos wird einen Ring um den Mars bilden; Deimos wird schließlich die Marsumlaufbahn verlassen |
Die Erforschung der Marsmonde hat mehrere Schlüsselphasen durchlaufen:
Diese Monde spielen eine wissenschaftlich viel größere Rolle, als ihre Größe vermuten lässt:
Ihre Erforschung könnte mehrere Rätsel lösen:
Wie Tomohiro Usui (1975-), Wissenschaftler des MMX-Projekts, erklärt: "Phobos ist eine Zeitkapsel, die primitives Material des Sonnensystems bewahrt hat und gleichzeitig über Milliarden von Jahren Marsstaub gesammelt hat, der durch Meteoriteneinschläge ausgestoßen wurde."
Das Schicksal von Phobos ist besonders dramatisch. Berechnungen von Benjamin Black (1983-) und Tushar Mittal (1989-) (University of California, 2023) zeigen, dass:
Dieses katastrophale Szenario bietet eine einzigartige Gelegenheit, die Entstehung eines planetaren Ringsystems in Echtzeit zu untersuchen - ein Prozess, der in unserem Sonnensystem noch nie beobachtet wurde.
NASA Science – Mars Moons.
NASA Science – Phobos.
NASA Science – Deimos.
JAXA – MMX-Mission (Martian Moons eXploration).
ESA – Mars Express.
JPL Small-Body Database – Phobos & Deimos.
Nature Astronomy – "Origin of Phobos and Deimos from a giant impact".
arXiv – "The orbital evolution and fate of Phobos".
The Planetary Society – Mars Express Overview.
USGS Astrogeology – Mars & Moons Data.
Die Haupthypothese besagt, dass Phobos und Deimos eingefangene Asteroiden sind, aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihrer sehr dunklen Albedo, die primitiven D- oder T-Typ-Asteroiden ähneln. Die Hypothese einer In-situ-Entstehung aus den Trümmern eines gewaltigen Einschlags auf dem Mars (Szenario vergleichbar mit dem Erdmond) bleibt jedoch plausibel. Die JAXA-Mission MMX soll diese Debatte durch die Analyse der von Phobos entnommenen Proben entscheiden.
Phobos ist zu einer gewaltsamen Zerstörung verurteilt. Aufgrund der Gezeitenkräfte des Mars nähert er sich seinem Planeten um 1,8 Meter pro Jahrhundert. In 30 bis 50 Millionen Jahren wird er die Roche-Grenze überschreiten und auseinandergerissen werden, wodurch ein Ring aus Trümmern um den Mars entsteht, der 100 Millionen Jahre lang bestehen bleiben könnte.
Ihre Schwerkraft ist extrem gering (0,0057 g für Phobos), was sie zu idealen Standorten für einfache Landungen und Starts macht. Sie könnten als Relaisbasen oder Beobachtungsposten dienen, um zukünftige bemannte Missionen zum Mars vorzubereiten, wie es einige Projekte (MBC von Lockheed Martin) oder das JAXA-Programm MMX vorsehen, das Proben von ihnen nehmen will.
MMX (Martian Moons eXploration) ist eine Mission der japanischen Weltraumagentur (JAXA), deren Start für etwa 2024 geplant ist. Ihr Hauptziel ist die Erforschung von Phobos und Deimos. Sie sieht eine Landung auf Phobos vor, um mindestens 10 Gramm Proben zu entnehmen, die 2029 zur Erde zurückgebracht werden sollen.
Ihre geringe Schwerkraft reicht nicht aus, um sie zu Kugeln umzuformen. Diese Monde sind primitive Körper, die wahrscheinlich durch aufeinanderfolgende Kollisionen zerbrochen und akkumuliert wurden, was ihre chaotische Form und ihre kraterübersäte Oberfläche erklärt. Auch ihre sehr poröse innere Struktur verstärkt diese Unregelmäßigkeit.
Nein. Im Gegensatz zu Phobos entfernt sich Deimos aufgrund der Gezeitenwechselwirkungen langsam vom Mars. Seine Flugbahn ist stabil und er wird die Roche-Grenze nicht überschreiten. Deimos wird daher noch Hunderte von Millionen Jahren den Mars umkreisen, ohne Gefahr zu laufen, auseinandergerissen zu werden.
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