火星卫星有着共同的“祖先”，但并不是火星

火星原始卫星与小行星的碰撞，可能是火卫一和火卫二的形成诱因。

自1877年以来，火星的两颗卫星（火卫一和火卫二）一直是困扰着天文学家的谜之卫星。火卫一的直径为22公里，是月球直径的一百六十分之一；火卫二更小，直径仅为12公里。

“月球本质上是球形的，而火星卫星则像不规则的土豆。”瑞士苏黎世联邦理工学院（ETHZ）地球物理研究所博士生Amirhossein Bagheri说，“火卫一和火卫二更像是小行星，而非天然卫星。”

因此，科学家怀疑这两颗卫星实际上是被火星重力场所捕获的小行星。Bagheri说：“这就是问题的起源。”

被捕获的天体会沿着环绕行星的偏心轨道运行，并且轨道具有随机倾角。与这一假设相悖的是，火星卫星的轨道几乎是圆形的，并且在火星赤道平面上运行

。如何解释火卫一和火卫二现在的运行轨道呢？为解决这一问题，研究人员寻求了计算机模拟的帮助。

资深科学家Amir Khan说：“我们的思路是追溯轨道和变化历史。事实证明，火卫一和火卫二的轨道在过去似乎存在交集。这意味着两颗卫星很可能有相同的起源。”

由此，研究人员认为，当时有一个更大的天体在环绕火星运行。这颗原始卫星可能因撞击事件而解体了。Bagheri说：“火卫一和火卫二是这颗解体卫星的残骸。”

Bagheri等人关于火星卫星起源问题的研究成果，已于近期刊发在《自然·天文学》杂志中。

虽然结论非常易于理解，但它还需要广泛的初步工作。首先，研究人员必须完善当前描述卫星-火星相互作用的理论。Khan说：“所有天体都会对彼此施加潮汐力。这种作用力导致了耗散形式的能量转换，其规模取决于天体的大小、内部构成和彼此距离。”

火星探测器发回的图像和测量结果表明，火卫一和火卫二是由多孔材料构成的。它们的密度低于2克/立方厘米，远低于地球的平均密度（5.5克/立方厘米）。Khan猜测：“火卫一上有很多孔洞，孔洞中可能藏有水冰。潮汐力导致的大量能量耗散，正是发生在孔洞之中。”

利用新发现和完善后的潮汐效应理论，研究人员模拟追踪了火星卫星的轨道。模拟结果显示，火卫一和火卫二的诞生于10亿年~27亿年前。Bagheri说：“确切时间与火星卫星的多孔特性相关。”

此外，Bagheri等人的计算结果还表明，火卫一和火卫二的共同“祖先”与火星的距离比火卫一与火星的距离更远。当较小的火卫二还处于诞生点附近时，潮汐力迫使火卫一向火星靠近。

研究人员表示，这个过程还在继续。火卫二可能会缓慢离开火星，而火卫一则可能在4000万年内撞上火星，或者在接近火星时被引力撕裂。

原创编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《自然·天文学》

期刊编号：2397-3366

原文链接：
https://phys.org/news/2021-02-martian-moons-common-ancestor.html

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