Depuis leur découverte en 1877, les minuscules lunes de Mars suscitent de nombreuses questions parmi les astronomes.
Par exemple, l'académicien soviétique Shklovsky à la finLes années 1950 ont suggéré que Phobos était un objet métallique creux artificiel. Le scientifique a été incité par l'étrange orbite en spirale du satellite et le calcul erroné de sa densité. Cette hypothèse fut bientôt réfutée, mais la question de l'origine des lunes martiennes reste ouverte à ce jour.
Phobos. Vidéo : ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Comment les lunes de Mars ont-elles pu se former ?
Il y a maintenant trois hypothèses principales pour l'origine de Phobos et Deimos :
- anciens astéroïdes;
- des fragments de Mars se sont formés suite à une collision avec un grand planétésimal ;
- un objet secondaire formé en orbite à partir d'une seule lune.
Les lunes de la planète rouge forment une minusculepartie de la lune terrestre. Le diamètre de Phobos n'est que de 22,7 km et Deimos de 12,6 km (à titre de comparaison, le diamètre du satellite terrestre est de 3,5 mille km). Ils sont fixés par les forces de marée et font toujours face à Mars du même côté. Mais la première orbite en 7 heures 39 minutes, ce qui est beaucoup plus rapide que le jour martien (24 heures 39 minutes), c'est pourquoi les forces de marée la rapprochent progressivement de la surface de la planète, et la seconde, au contraire, tourne plus longtemps (en 30 heures 18 minutes) et est progressivement éliminé.
En raison de la petite taille et de la forme irrégulièrePhobos et Deimos sont comme des astéroïdes. De plus, l'analyse spectrale de la luminosité des satellites de Mars correspond également aux objets « les plus simples » du système solaire. Selon leurs caractéristiques, ils correspondent en partie aux astéroïdes de classe C et dans une plus large mesure à la classe D. Ce sont respectivement les astéroïdes carbonés les plus courants et les astéroïdes à faible albédo (mauvaises propriétés de réflexion) et à lueur rouge.
Sans surprise, l'une des premières hypothèsesL'origine des satellites de Mars suggère qu'ils étaient autrefois des objets de la ceinture principale d'astéroïdes qui ont été éjectés par des interactions avec d'autres astéroïdes et capturés par la gravité de la planète rouge.
Cette hypothèse n'a qu'un seul inconvénient :les deux lunes ont des orbites presque parfaitement circulaires qui traversent le plan équatorial de Mars. Dans ce cas, l'axe de la planète est incliné de 25,2° par rapport au plan de l'écliptique du système solaire. Une telle synchronisation demandait beaucoup de temps, ce que les satellites n'auraient peut-être pas eu.
Phobos. Photo : NASA, JPL-Caltech, Université d'Arizona
La deuxième théorie suggère que Mars était autrefoisentouré de nombreuses lunes de la taille de Phobos et Deimos, qui ont été mises en orbite lorsque Mars est entré en collision avec un grand planétésimal. C'est l'un des objets du système solaire primitif, formé à la suite de la collision progressive de particules collantes du disque protoplanétaire. On pense que c'est à cause de la collision de la Terre avec un objet similaire que la Lune s'est formée.
A la suite d'une collision sur l'orbite de Mars,forment un anneau de matériaux éjectés. Dans le même temps, la partie intérieure de l'anneau formait un grand satellite. Et les interactions gravitationnelles entre lui et l'anneau extérieur ont formé Phobos et Deimos. Selon cette hypothèse, plus tard, sous l'influence des forces de marée, la lune intérieure s'est écrasée à la surface de la planète.
Cette hypothèse est étayée par la supposéehaute porosité et composition de Phobos. La densité estimée de ce satellite suggère que de 25 à 35% de son volume total sont des vides, ce qui n'est pas typique des astéroïdes. De plus, sur la base des résultats de l'étude dans le domaine infrarouge thermique, les scientifiques ont conclu que sa composition contient principalement des phyllosilicates, communs à la surface de Mars, mais rares pour les classes connues d'astéroïdes.
Déimos. Photo : NASA, JPL-Caltech, Université d'Arizona
Origine discontinue
En 2021, les scientifiques de l'Ecole Technique SupérieureZurich et l'US Naval Observatory ont proposé une nouvelle hypothèse sur l'origine des satellites de Mars. En analysant les données sismiques et orbitales de la mission InSight de la NASA, les planétologues ont suggéré que les satellites de Mars auraient pu se former à la suite d'une collision de l'ancienne lune de la planète rouge avec un autre objet. Pour cette raison, le satellite principal s'est séparé et en a formé de nouveaux - Phobos et Deimos.
Selon cette hypothèse, ce satellite ancêtrea été déchiré il y a 1 à 2,8 milliards d'années. En plus des influences extérieures, l'hypothèse selon laquelle l'ancien satellite a été déchiré par les forces de marée de la planète a également été envisagée. Quelle que soit la cause, selon les calculs des scientifiques, à la suite de la destruction du protosatellite en orbite, un anneau de débris s'est formé qui, au fil du temps, à la suite de nombreuses collisions, a formé deux satellites distincts.
Cette idée était basée sur l'observation qu'enDans le passé, les orbites de Deimos et de Phobos se sont peut-être croisées. En même temps, contrairement à la théorie basée sur la collision de Mars avec un planétésimal, elle explique bien les orbites actuelles des deux satellites.
Illustration artistique de l'origine discontinue des lunes de Mars. Image : Mark Garlick, ETH Zurich
Qu'est-ce que la nouvelle étude a montré?
Pour tester l'hypothèse proposée, des scientifiques deL'Institut de recherche spatiale et d'astronautique du Japon (ISAS) a construit un modèle informatique basé sur la théorie selon laquelle Phobos et Deimos étaient autrefois un seul corps. Les scientifiques planétaires ont ensuite effectué des simulations numériques combinant des modèles géophysiques et l'évolution des marées du système entre Mars et la Lune.
L'étude a montré que deux lunes,formé à partir d'un objet, avec une probabilité de 90% aurait dû entrer en collision dans les 10 mille ans. De plus, au cours d'une telle collision, les deux satellites seraient complètement détruits en petits fragments. En conséquence, un anneau similaire à ceux observés autour de Saturne se formerait autour de Mars. Cependant, il aurait survécu jusqu'à ce jour.
Cependant, de nombreuses observations n'ont pas été trouvées surorbite de Mars, aucun débris relativement important autre que les deux principaux satellites. Ce modèle remet en cause l'hypothèse d'une origine discontinue des satellites de la planète rouge.
Chacune des trois hypothèses proposéeschercheurs à différentes époques, fournit une réponse partielle à la question des processus qui ont formé les satellites sur l'orbite de Mars, mais aucun d'eux n'explique complètement toutes les observations. Peut-être que les scientifiques pourraient mieux comprendre l'origine de ces deux lunes inhabituelles s'ils pouvaient les étudier. Mais jusqu'à présent, les missions à Phobos échouent les unes après les autres.
En 1988, l'Union soviétique a lancé deuxsatellite du programme Phobos, mais en raison de problèmes, aucun d'entre eux n'a pu effectuer son atterrissage par saut prévu sur les lunes de Mars. Plus tard en 2011, la sonde russe Phobos-Grunt a brûlé dans l'atmosphère en raison d'une panne d'équipement après être entrée en orbite terrestre. Dans le même temps, les missions développées de la NASA, des agences spatiales européennes et canadiennes vers les satellites de Mars ont été rejetées.
Au milieu des années 2020, l'Agence spatiale japonaiseprévoit d'envoyer une mission à Phobos, qui devra livrer le sol du satellite. S'il ne subit pas les mêmes déboires, peut-être que les scientifiques apprendront quand même comment se sont formées les lunes martiennes.
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