Rätsel um Oberfläche des Marsmondes Phobos möglicherweise gelöst

Die exzentrische Umlaufbahn des Marsmondes Phobos könnte die Ursache sein für die Bewegung der Körner über die Mondoberfläche, Dies besagt eine neue Studie, welche den geheimnisvollen Ursprung von Phobos beleuchtet.

Der dunkelgraue, Kartoffel förmige Phobos ist nur rund 22 Kilometer groß, aber er ist bei weitem der größere von den beiden Marsmonden. Phobos hat die siebenfache Masse seines Kompagnon Deimos und umkreist in nur rund 6000 Kilometern Entfernung von der Marsoberfläche den Planeten. Damit ist er näher an seinem Planeten als jeder andere bekannte Mond im Sonnensystem. Aufgrund dieser engen Umlaufbahn umrundet er den Mars rund dreimal pro Tag.

Frühere Arbeiten zeigten eine seltsame Dichotomie auf der Oberfläche von Phobos. Einige Gebiete sind rötlich, während andere bläulich sind, sagte Ron Ballouz, Hauptautor der neuen Studie und Astrophysiker bei der Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA). Die Ursprünge dieser rötlichen und bläulichen Regionen sind unbekannt. Die Lösung dieses Rätsels könnte Aufschluss über die Ursprünge von Phobos geben und über die Art und Weise, wie er mit seiner Umgebung interagiert, sagten die Forscher.

Um dieses Rätsel zu lösen, untersuchte die Gruppe von Ballouz die als Regolith bekannten Staub- und Gesteinskörner, die aufgrund der leicht exzentrischen Umlaufbahn des Mondes über die Oberfläche von Phobos driften. Diese geringe Exzentrizität ist groß genug, um die relative Stärke der Schwerkraft zwischen Phobos und Mars bei jedem Umlauf des Mondes zu verändern. Je näher der Mond dem roten Planeten kommt, desto stärker ist seine Anziehungskraft und umgekehrt, je weiter er sich entfernt, desto schwächer ist sie, sagte der Co-Autor der Studie Nicola Baresi, ein Astrodynamiker bei der JAXA.

So wackelt Phobos also ein wenig während er den Mars umkreist, wodurch die Bahnneigung des Mondes im Verlauf seiner 7 Stunden und 39 Minuten dauernden Umrundung um bis zu 2 Grad schwanken kann. Dieses leichte hin und her wackeln reicht aus, um die Regolithkörner auf Phobos bergab zu ziehen.

Computersimulationen haben gezeigt, dass die Menge jener Körner die fließen davon abhängt, wo sie sich auf Phobos befinden, sagte Baalouz. Als die Wissenschaftler ihre Daten mit Fotos von der Phobos-Oberfläche verglichen, die vom Mars Reconnaissance Orbiter aufgenommen wurden, stellten sie fest, dass jene Stellen, auf denen sie die größte Bewegung erwartet hatten, den blauen Regionen auf Phobos entsprechen.

„Die Bewegung auf der Oberfläche von Phobos ist sehr sachte“, sagte Ballouz, „auf Phobos gibt es nicht bei jedem Umlauf einen Erdrutsch. Wir nennen dies einen 'kalten Fluss' Prozess, im Gegensatz zu den schnellen Bewegungen eines Erdrutsches.“

„Von diesem Prozess wird nicht wirklich erwartet, dass er neuen Sand oder Regolith erzeugt“, sagte Sarah Crites, Co-Autorin der Studie und Planetenwissenschaftlerin bei der JAXA. „Stattdessen bewegt der kalte Fluss nur vorhandene Partikel,“ erklärte sie.

Die Forscher vermuteten, dass die blauen Stellen auf Phobos aus relativ frischem, nicht verwittertem Material bestehen, das durch das Wackeln des Mondes während seiner Umkreisung freigelegt wurde. Im Gegensatz dazu schlugen die Wissenschaftler vor, dass die roten Stellen aus Regolith bestehen, der zum größten Teil im Laufe der Zeit liegen geblieben ist und durch Sonneneinstrahlung verwitterte. Diese Ergebnisse könnten Aufschluss über den ungewissen Ursprung von Phobos geben.

„Eines der größten Geheimnisse um Phobos ist sein Ursprung – entstand er durch einen riesigen Einschlag auf dem Mars, der eine Trümmerscheibe um den Planeten erzeugte, die schließlich zu Phobos verschmolz, oder war er einst ein Asteroid, der von der Schwerkraft des Mars eingefangen wurde?“ sagte Ballouz.

Wenn Phobos durch einen riesigen Aufprall auf dem Mars entstand, sollten die blauen Teilchen dem Marsgestein ähneln, da die blauen Teilchen ein ursprüngliches Material vom Roten Planeten darstellen. Die neuesten Daten deuten jedoch darauf hin, dass sich die Signatur der blauen Teilchen im Nahen Infrarotem von der bisher vom Marsgestein gesehenen Signatur unterscheidet, sagten die Forscher.

Die Gruppe nimmt an der zukünftigen internationalen Mission teil, die unter dem Namen „Martian Moons Exploration (MMX)“ von der JAXA geleitet wird. Die Sonde wird im Jahr 2024 starten und 2029 Proben von Phobos auf die Erde zurückbringen. Diese Proben können möglicherweise dazu beitragen, die Debatte über die Herkunft von Phobos zu lösen, sagte Ballouz.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse am 18. März 2019 online in der Zeitschrift Nature Geoscience im Detail veröffentlicht.