Các vệ tinh tự nhiên Mars Mars - Phobos và Deimos - đã là một bí ẩn kể từ khi chúng được phát hiện lần đầu tiên. Mặc dù người ta tin rằng chúng là những tiểu hành tinh trước đây đã bị trọng lực Mars Mars bắt giữ, nhưng điều này vẫn chưa được chứng minh. Và trong khi một số tính năng bề mặt của Phobos, được biết đến là kết quả của lực hấp dẫn Mars Mars, nguồn gốc của các rãnh tuyến tính và chuỗi miệng núi lửa (catenae) vẫn chưa được biết đến.
Nhưng nhờ một nghiên cứu mới của Erik Asphaug thuộc Đại học bang Arizona và Michael Nayak từ Đại học California, chúng ta có thể hiểu rõ hơn về cách Phobosùi có được bề mặt của Groovy. Nói tóm lại, họ tin rằng sự bồi tụ lại là câu trả lời, trong đó tất cả các vật chất bị đẩy ra khi các thiên thạch tác động lên mặt trăng cuối cùng đã quay trở lại để tấn công bề mặt một lần nữa.
Đương nhiên, những bí ẩn của Phobos đã vượt ra ngoài các đặc điểm bề mặt và bề mặt của nó. Chẳng hạn, mặc dù có khối lượng lớn hơn nhiều so với Deimos, nhưng nó quay quanh Sao Hỏa ở khoảng cách gần hơn nhiều (9.300 km so với hơn 23.000 km). Các phép đo mật độ của nó cũng đã chỉ ra rằng mặt trăng không bao gồm đá rắn và nó được biết là có độ xốp đáng kể.
Vì sự gần gũi này, nó phải chịu rất nhiều lực thủy triều do Sao Hỏa tác động. Điều này khiến phần bên trong của nó, một phần lớn được cho là bao gồm băng, uốn cong và kéo dài. Hành động này, đã được lý thuyết hóa, là những gì chịu trách nhiệm cho các trường ứng suất đã được quan sát trên bề mặt mặt trăng.
Tuy nhiên, hành động này không thể giải thích cho một tính năng phổ biến khác trên Phobos, đó là các mẫu vân (hay còn gọi là rãnh) chạy vuông góc với các trường ứng suất. Những mô hình này về cơ bản là các chuỗi miệng hố thường có chiều dài 20 km (12 mi), chiều rộng 100 - 200 mét (330 - 660 ft) và thường có chiều sâu 30 m (98 ft).
Trước đây, người ta cho rằng những miệng hố này là kết quả của cùng một tác động đã tạo ra Stickney, miệng hố va chạm lớn nhất trên Phobos. Tuy nhiên, phân tích từ Sao Hỏa Nhiệm vụ tiết lộ rằng các rãnh không liên quan đến Stickney. Thay vào đó, chúng tập trung vào cạnh hàng đầu của Phobos và làm mờ dần đi gần hơn với cạnh của nó.
Vì lợi ích của nghiên cứu của họ, đã được xuất bản gần đây trong Truyền thông tự nhiên, Asphaug và Nayak đã sử dụng mô hình máy tính để mô phỏng cách các tác động thiên thạch khác có thể tạo ra các mô hình miệng núi lửa này, theo lý thuyết mà chúng được hình thành khi ejecta quay trở lại và tác động lên bề mặt ở các vị trí khác.
Như Tiến sĩ Asphaug đã nói với Tạp chí Không gian qua email, công việc của họ là kết quả của một cuộc họp tâm trí đã sinh ra một lý thuyết thú vị:
"Tiến sĩ Nayak đã nghiên cứu với Giáo sư Francis Nimmo (thuộc UCSC), ý tưởng rằng ejecta có thể trao đổi giữa các mặt trăng sao Hỏa. Vì vậy, Mikey và tôi đã gặp nhau để nói về điều đó, và khả năng Phobos có thể quét sạch ejecta của chính nó Ban đầu, tôi đã nghĩ rằng các sự kiện địa chấn (được kích hoạt bởi các tác động) có thể khiến Phobos trút bỏ vật chất một cách gọn gàng, vì nó nằm trong giới hạn Roche và vật liệu này sẽ biến thành các vòng sẽ được Phobos xử lý. Điều đó vẫn có thể xảy ra, nhưng đối với catenae nổi bật, câu trả lời hóa ra lại đơn giản hơn nhiều (sau rất nhiều tính toán vất vả) - miệng núi lửa đó nhanh hơn tốc độ thoát của Phobos, nhưng chậm hơn nhiều so với vận tốc quỹ đạo của Sao Hỏa, và phần lớn nó bị cuốn đi sau nhiều lần đồng quỹ đạo về sao Hỏa, hình thành nên những mô hình này.
Về cơ bản, họ đưa ra giả thuyết rằng nếu một thiên thạch mắc kẹt Phobos ở đúng vị trí, các mảnh vỡ kết quả có thể đã bị ném vào không gian và bị cuốn lên sau đó khi Phobos quay trở lại xung quanh sao hỏa. Nghĩ rằng Phobos không có đủ lực hấp dẫn để tự tích tụ lại ejecta, lực hấp dẫn của Mars Mars đảm bảo rằng bất cứ thứ gì bị mặt trăng ném ra sẽ được kéo vào quỹ đạo xung quanh nó.
Một khi các mảnh vỡ này được kéo vào quỹ đạo quanh Sao Hỏa, nó sẽ vòng quanh hành tinh một vài lần cho đến khi cuối cùng nó rơi vào quỹ đạo quỹ đạo Phobos. Khi điều đó xảy ra, Phobos sẽ va chạm với nó, gây ra một tác động khác ném ra nhiều ejecta hơn, do đó khiến toàn bộ quá trình lặp lại.
Cuối cùng, Asphaug và Nayak đã kết luận rằng nếu một tác động tấn công Phobos tại một thời điểm nhất định, các va chạm tiếp theo với các mảnh vỡ kết quả sẽ tạo thành một chuỗi các miệng hố theo mô hình rõ ràng - có thể trong vài ngày. Kiểm tra lý thuyết này đòi hỏi một số mô hình máy tính trên một miệng hố thực tế.
Sử dụng Grildrig (một miệng hố 2,6 km gần cực bắc Phobos) làm mô hình tham chiếu, mô hình của họ cho thấy chuỗi các miệng hố kết quả phù hợp với các chuỗi đã được quan sát trên bề mặt Phobos. Và trong khi điều này vẫn là một lý thuyết, xác nhận ban đầu này cung cấp một cơ sở để thử nghiệm thêm.
"Thử nghiệm chính ban đầu của lý thuyết là các mô hình khớp với nhau, ví dụ như từ Grildrig, ví dụ, Asphaug nói." Nhưng nó vẫn là một lý thuyết. Nó có một số hàm ý có thể kiểm chứng mà chúng tôi hiện đang làm việc.
Ngoài việc đưa ra một lời giải thích hợp lý về các đặc điểm bề mặt của Phobos, nghiên cứu của họ cũng có ý nghĩa quan trọng ở chỗ đây là lần đầu tiên các miệng hố vừng (tức là các miệng hố do ejecta đi vào quỹ đạo quanh hành tinh trung tâm) được truy nguyên từ các tác động chính của chúng .
Trong tương lai, loại quá trình này có thể chứng minh là một cách mới để đánh giá các đặc điểm bề mặt của các hành tinh và các cơ thể khác - chẳng hạn như các mặt trăng bị phá hủy nặng nề của Sao Mộc và Sao Thổ. Những phát hiện này cũng sẽ giúp chúng ta tìm hiểu thêm về lịch sử Phobos, từ đó sẽ giúp làm sáng tỏ lịch sử của Sao Hỏa.
"[Nó] mở rộng khả năng của chúng tôi để tạo ra các mối quan hệ xuyên suốt trên Phobos sẽ tiết lộ trình tự lịch sử địa chất, Cảnh Asphaug nói thêm. Lịch sử địa chất của Phobos được đưa vào sự phân tán thủy triều của Sao Hỏa, khi tìm hiểu về thời gian của địa chất Phobos chúng ta tìm hiểu về cấu trúc bên trong của Sao Hỏa
Và tất cả các thông tin này có thể sẽ có ích khi đến lúc NASA phải thực hiện các nhiệm vụ phi hành đoàn đến Hành tinh Đỏ. Một trong những bước quan trọng trong Hành trình đến Mars Mars được đề xuất là một nhiệm vụ đến Phobos, nơi phi hành đoàn, môi trường sống trên sao Hỏa và các phương tiện của nhiệm vụ trên tàu sẽ được triển khai trước một nhiệm vụ đến bề mặt sao Hỏa.
Tìm hiểu thêm về cấu trúc bên trong của Sao Hỏa là mục tiêu được chia sẻ bởi nhiều nhiệm vụ trong tương lai của NASA, đến hành tinh này, bao gồm NASA Giới hạn InSight Lander (lịch trình ra mắt vào năm 2018). Làm sáng tỏ địa chất sao Hỏa dự kiến sẽ đi một chặng đường dài để giải thích làm thế nào hành tinh bị mất từ trường, và do đó bầu khí quyển và nước mặt của nó, hàng tỷ năm trước.
