Phobos: Der zum Scheitern verurteilte Satellit des Mars

Eine Umlaufbahn, die zu niedrig ist, um von Dauer zu sein

Phobos ist der nähere der beiden Marsmonde mit einem durchschnittlichen Radius von 11,1 km und einer Umlaufbahn von nur 5989 km über der Marsoberfläche. Seine Umlaufzeit von 7 Stunden und 39 Minuten ist kürzer als die Marsrotation und damit einsubsynchrone Umlaufbahn. Unter der Wirkung vonGezeitenkräfte, nimmt die Orbitalenergie von Phobos langsam ab. Seine Flugbahn verläuft allmählich spiralförmig auf den Planeten zu.

Hinweis: :
Asubsynchrone Umlaufbahnbezeichnet eine Umlaufbahn, deren Periode istunterewährend der Rotationsperiode des Planeten. In diesem Fall bewegt sich der Satellit schneller als die Rotation des Planeten unter ihm. Die durch diesen Geschwindigkeitsunterschied erzeugten Gezeitenkräfte bewirken eine Drehimpulsübertragung von der Umlaufbahn auf den Planeten, was zu einer Verlangsamung führtSpiralisierungvom Satelliten zur Oberfläche. Umgekehrt führt eine supersynchrone Umlaufbahn (Umlaufzeit > Rotationsperiode des Planeten) zu einer zunehmenden Entfernung vom Satelliten.

Ein langsamer Abstieg in den Zerfall

Höhenmessermessungen der MissionMars Global Surveyor(NASA) geben an, dass sich Phobos dem Mars pro Jahr um etwa 1,8 cm nähert. Diese Bewegung führt in etwa \(3 \times 10^7\) Jahren zu einer Kollision oder einer gravitativen Verschiebung. Nach den Berechnungen vonRobert Burns(1964) wird die Stabilitätsgrenze durch definiertRoche-Grenze, gegeben durch: \( d_R = R_p \times 2,44 \left( \frac{\rho_p}{\rho_s} \right)^{1/3} \) Dabei ist \(R_p\) der Radius des Mars, \(\rho_p\) seine durchschnittliche Dichte und \(\rho_s\) der des Satelliten. Wenn Phobos diese Entfernung erreicht, etwa 2,4 Marsradien, werden seine inneren Spannungen nicht mehr ausreichen, um den Gezeitenkräften standzuhalten, was dazu führt, dass es in einen vorübergehenden Ring um den Mars zerfällt.

Ursprung: Einfang oder Akkretion?

Der Ursprung von Phobos bleibt umstritten. Seine geringe Dichte (\(\rho_s \ca. 1,88\ \text{g.cm}^{-3}\)) und seine sehr niedrige Albedo (0,07) lassen auf eine Zusammensetzung schließen, die reich an Silikaten und Kohlenstoff ist, analog zuAsteroiden vom Typ C. Es werden zwei Hauptszenarien betrachtet:

• das Einfangen eines primitiven Asteroiden durch die Schwerkraft aus dem Hauptgürtel;
• die Ansammlung von Auswurfmaterial nach einem riesigen Einschlag auf dem Mars, eine Hypothese, die durch Modelle von gestützt wirdPascal Rosenblatt (2020).

Innere Struktur und fortschreitende Rissbildung

Hochauflösende Bilder von der SondeMars-Aufklärungsorbiteroffenbaren mehrere hundert Meter lange Risse auf der Oberfläche von Phobos. Diese Strukturen weisen eine interne Verformung auf, die durch Gezeitenstress verursacht wird. Die Simulationen vonTerry Hurford(2014) zeigen, dass sich diese Risse in Richtung der maximalen Spannung erstrecken, die der Mars ausübt. Dies bestätigt, dass Phobos kein homogener Block ist, sondern einGravitationsclusterdessen Zusammenhalt teilweise von seiner eigenen geringen Schwerkraft abhängt.

Phobos und Deimos: ein auffälliger Orbitalkontrast

Im Vergleich zu seiner Schwester Deimos zeigt Phobos zwei gegensätzliche Schicksale: Das eine löst sich langsam auf, das andere entfernt sich allmählich. Diese gegensätzlichen Flugbahnen ergeben sich aus ihrer Lage relativ zumSynchrone Umlaufbahn des Mars.

Quellen:NASA, ESA, NASA-Anzeigen, Wissenschaft@NASA.