مریخ چگونه قمرهای خود را به دست آورد؟ هدف ماموریت فضایی MMX ژاپن حل این معما است

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

بیش از 4 میلیارد سال پیش زمانی که یک سیاره کوچک با سیاره ما برخورد کرد، زمین ماه خود را به دست آورد. این برخورد سنگ های مذاب را به فضا پرتاب کرد که در نهایت به هم پیوستند و ماهواره ای را تشکیل دادند که می توانیم هر شب از سراسر سیاره خود ببینیم.

اما همسایه ما مریخ چطور؟ این سیاره قرمز دارای دو قمر کوچک با شکل نامنظم به نام‌های فوبوس و دیموس است. چندین نظریه در مورد چگونگی شکل گیری این ماهواره های طبیعی وجود دارد، اما هیچ پیشتاز مشخصی وجود ندارد. به زودی، یک ماموریت فضایی به رهبری ژاپن به نام کاوش قمرهای مریخی (MMX) جستجوی خود را برای یافتن پاسخ آغاز خواهد کرد.

روز دوشنبه، 19 اکتبر، MMX قرار است با موشک H3 از مرکز فضایی تانگاشیما در جنوب ژاپن به پرواز درآید. هدف این ماموریت فرود بر روی فوبوس و جمع آوری نمونه ای از خاک خواهد بود. سپس فضاپیما این محموله را برای مطالعه در آزمایشگاه ها به زمین می فرستد.

از میان دو قمر مریخی، فوبوس بزرگتر است و به دور سیاره نزدیکتر می گردد. قطر متوسط ​​آن 22.2 کیلومتر (13.8 مایل) و جرم آن 10637 میلیون کیلوگرم است. دیموس قطر متوسط ​​12.5 کیلومتر (7.8 مایل) و جرم آن 1480 میلیون کیلوگرم است.

این قمرها طی یک پنجره شش روزه در سال 1877 توسط ستاره شناس آمریکایی آساف هال که در رصدخانه نیروی دریایی ایالات متحده در واشنگتن دی سی کار می کرد، کشف شدند.

دو فرضیه اصلی بر بحث در مورد چگونگی بدست آوردن این قمرها توسط مریخ حاکم است. نظریه ضربه غول پیکر پیشنهاد می کند که یک جرم آسمانی به اندازه یک سوم مریخ در اوایل تاریخ خود به این سیاره برخورد کرد و مواد را به فضا پرتاب کرد.

مکانیسم کلی شبیه به نحوه تشکیل ماهواره طبیعی زمین توسط دانشمندان است. اما در تئوری برخورد مریخ، یک ماه "غول پیکر" تنها توسط مواد پرتاب شده، همراه با مجموعه ای از ماهواره های کوچکتر ایجاد شد.

با گذشت زمان، هر یک شکسته شد و به سطح مریخ افتاد. شبیه‌سازی‌های پاسکال روزنبلات، از آزمایشگاه Planétologie et Géodynamique (LPG) در نانت، فرانسه، و همکارانش نشان می‌دهد که فوبوس و دیموس تنها قمرهایی بوده‌اند که زنده مانده‌اند.

ایده اصلی دیگر به عنوان نظریه سیارک تسخیر شده شناخته می شود که به دهه 1960 باز می گردد. این نشان می‌دهد که فوبوس و دیموس در اصل سیارک‌هایی بودند که آنقدر نزدیک به مریخ سرگردان بودند که توسط گرانش این سیاره دستگیر شدند.

بر اساس این ایده، قمرها ممکن است از درون یا کمی فراتر از کمربند سیارکی که بین مریخ و مشتری قرار دارد سرچشمه گرفته باشند. قمرها حتی ممکن است چیزی بوده باشند که به عنوان یک دوتایی شناخته می شوند - دو سیارک که به دور یکدیگر می چرخند.

ماه ها با چگالی کم خود مشخص می شوند، که به این معنی است که آنها دارای فضای داخلی متخلخل هستند.

با این حال، فرضیه سیارک دستگیر شده به جو مریخی بسیار متراکم نیاز دارد تا توضیح دهد که چگونه سیارک ها توسط نیروهای جزر و مدی به دام افتاده اند. مریخ امروزی دارای جو نازکی است که عمدتا از دی اکسید کربن تشکیل شده است. همچنین، سیارک‌هایی که توسط سیارات گرفته شده‌اند، مدارهای بسیار غیرعادی دارند. در مقابل، مدار فوبوس و دیموس به دور مریخ تقریبا دایره ای است.

دانشمندان نظریه‌های دیگری را نیز برای منشأ این قمرها ارائه کرده‌اند، اما از سطح پایین‌تری در میان جامعه علمی حمایت می‌کنند. شخص منشأ این قمرها را به عنوان زباله های ناشی از نابودی یک «پیش ماه» مجسم می کند.

ایده کمتر شناخته شده دیگری پیشنهاد می کند که مریخ تحت چرخه های میلیارد ساله ای قرار می گیرد که در آن حلقه هایی از مواد سنگی که به دور مریخ می چرخند در طول زمان به قمرها تبدیل می شوند.

هنگامی که قمرها تشکیل می شوند، در نهایت توسط نیروهای گرانشی (جندرو) از هم جدا می شوند تا حلقه های جدید تشکیل شوند. در این سناریو، ما اتفاقا در عصری زندگی می‌کنیم که زباله‌ها به شکل قمر هستند و نه به صورت حلقه.

در میان این عدم قطعیت مداوم در مورد منشاء قمرها، MMX قصد دارد بیش از 10 گرم مواد را از فوبوس جمع‌آوری کند که اولین مأموریت بازگشت نمونه جهان از یک قمر مریخی است.

اگر نمونه ها حاوی مقدار زیادی ماده از خود مریخ به همراه موادی از سیارکی باشد که با سیاره سرخ برخورد کرده است، آنگاه به نفع نظریه برخورد غول پیکر خواهد بود. اگر ترکیب فوبوس شبیه شهاب‌سنگ‌های دسته‌های شناخته شده سیارک باشد، به نفع نظریه گرفتن سیارک خواهد بود.

سفر رفت و برگشت MMX به مریخ در مجموع پنج سال طول خواهد کشید. این سیاره در اواخر سال 2027 به سیاره سرخ می رسد و در سال 2031 به زمین باز می گردد.

این فضاپیما از سه ماژول تشکیل شده است، یکی برای رسیدن به مریخ، یکی برای فرود بر روی فوبوس و دیگری برای بازگرداندن نمونه به زمین. این دستگاه دارای 11 ابزار علمی، از جمله طیف‌سنج پرتو گاما و نوترون برای اندازه‌گیری ترکیب شیمیایی فوبوس، دو دوربین و یک ابزار نزدیک به مادون قرمز برای توصیف کانی‌ها است. MMX همچنین یک مریخ نورد 25 کیلوگرمی (55 پوندی) به نام Idefix را روی سطح فوبوس مستقر خواهد کرد.

برای چندین دهه، منشا قمرهای غیرمعمول مریخ موضوع بحث های شدیدی بوده است. اکنون، با پرتاب این ماموریت فضایی، دانشمندان می توانند در آستانه پیشرفت باشند.

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.