Hvad kendetegner Phobos?
Phobos er Mars’ største og inderste måne, en mørk uregelmæssig verden, der kredser hurtigere om planeten, end Mars roterer. Emnet forstås bedst i sammenhæng med dets nærmeste kategorier og de større systemer, det indgår i.
Den inderste Mars-måne
Phobos bevæger sig så tæt på Mars, at afstanden fra planetens centrum kun er omkring 9.375 kilometer. Fra overfladen af Mars ville månen stå op i vest og gå ned i øst, fordi den gennemfører et omløb på omtrent 7 timer og 39 minutter, hurtigere end planetens rotation. Den kan passere himlen flere gange i løbet af et marsdøgn. Set fra Jorden er Phobos et svagt objekt tæt på den lysere planet, og opdagelsen krævede derfor både et stort teleskop og omhyggelig observation.
Asaph Halls opdagelse
Den amerikanske astronom Asaph Hall fandt Phobos ved United States Naval Observatory i Washington den 18. august 1877. Seks dage tidligere havde han opdaget Deimos. Navnene blev foreslået af Henry Madan og kommer fra Homers Iliaden, hvor Phobos og Deimos, frygt og rædsel, ledsager krigsguden Ares, Mars’ græske modstykke. Betegnelsen Mars I identificerer Phobos som den første nummererede Mars-måne, men nummeret beskriver ikke en opdagelsesrækkefølge alene; det fungerer som permanent satellitbetegnelse.
Form, størrelse og massefylde
Phobos er omtrent 27 gange 22 gange 18 kilometer og har ikke tilstrækkelig masse til at blive kugleformet. Middelradius er cirka 11 kilometer. Månens lave massefylde, omkring 1,9 gram per kubikcentimeter, ligger under tætheden af massiv sten og peger på porøsitet, muligvis med betydelige tomrum mellem blokke. Overfladen er meget mørk og reflekterer kun en lille del af sollyset. Spektrale ligheder med mørke asteroider har længe støttet indfangningshypoteser, men sammensætning og banehistorie skal forklares sammen.
Stickney-krateret
Stickney er Phobos’ største nedslagskrater med en diameter på omkring ni kilometer. Krateret er opkaldt efter Asaph Halls hustru, Angeline Stickney Hall, som opmuntrede ham til at fortsætte søgningen. Et sammenstød af denne størrelse må have rystet hele den lille måne, men Phobos blev ikke splittet. Inde i Stickney findes et yngre krater, Limtoc. Lag af løst materiale glider ned ad kraterets vægge, og variationer i farve kan blotlægge mindre vejrpåvirket materiale under den yderste overflade.
Furer over overfladen
Lange parallelle furer krydser store dele af Phobos. De blev tidligere forklaret som brud fra Stickney-sammenstødet, men billeder og modeller viser et mere sammensat mønster. Nogle furer kan være kæder af sekundære nedslag fra materiale, der blev slynget ud ved sammenstød på Mars og senere ramte Phobos. Andre kan skyldes blokke, som bevægede sig over månens overflade efter Stickney-nedslaget. Tidevandsspændinger kan også bidrage til brud. Ingen enkelt mekanisme behøver at forklare alle strukturerne.
Regolit og rumvejring
Phobos er dækket af et tykt lag regolit, skabt af utallige nedslag gennem milliarder af år. Den svage tyngdekraft betyder, at løst materiale kan flyttes langt ved et lille sammenstød. Solvind, kosmisk stråling og mikrometeoritter ændrer kornenes optiske egenskaber, mens stof fra Mars kan være blandet ind i overfladen. Prøver fra Phobos kan derfor potentielt indeholde både oprindeligt månemateriale og fragmenter, der blev slynget væk fra Mars ved store nedslag. Det gør overfladen til et sammensat arkiv.
Oprindelsen er ikke afgjort
To hovedforklaringer konkurrerer om Phobos’ oprindelse. Den mørke overflade og uregelmæssige form ligner primitive asteroider, hvilket peger mod indfangning. Den næsten cirkulære bane tæt ved Mars’ ækvatorialplan er derimod vanskelig at opnå ved simpel indfangning uden en mekanisme, der fjerner energi. En anden mulighed er, at Phobos samlede sig af materiale efter et stort sammenstød omkring Mars. Isotoper, mineralogi, porøsitet og en præcis alder fra en prøve kan skelne bedre mellem modellerne.
Langsom bevægelse ind mod Mars
Phobos befinder sig inden for Mars’ synkrone bane. Tidevandsbulen på planeten kan derfor ikke trække månen fremad; den bremser i stedet Phobos, som langsomt mister orbital energi og nærmer sig Mars med omtrent få centimeter om året. Om titusinder af millioner år kan Phobos nå Roche-grænsen, hvor Mars’ tidevandskræfter overstiger månens sammenhængskraft. Resultatet kan blive en midlertidig ring og senere nedfald eller en mere direkte kollision, afhængigt af den indre styrke.
Formørkelser set fra Mars
Phobos er for lille til at dække Solen helt set fra Mars, men den bevæger sig hurtigt hen over solskiven og skaber korte ringformede eller uregelmæssige passager. Mars-rovere har fotograferet disse transitbegivenheder. Tidspunkterne giver meget præcise oplysninger om Phobos’ bane og dens gradvise ændring. Månen kaster også en lille, hurtigt bevægende skygge på Mars, som er blevet fotograferet fra kredsløb. Observationerne forbinder himmelmekanik med billeder fra både overfladen og rummet.
Rumsonder og MMX
Mariner 9 leverede de første detaljerede billeder af Phobos, og Viking, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter og andre missioner har siden kortlagt form, temperatur, tyngdefelt og overflade. Den sovjetiske Phobos 2 nåede Mars-systemet i 1989, men kontakten gik tabt før de planlagte hovedundersøgelser. Japans Martian Moons eXploration, MMX, er udviklet til at undersøge begge måner, lande kortvarigt på Phobos og bringe prøver tilbage til Jorden. Prøverne skal især belyse oprindelsen og materialets blanding.
Temperaturer og termiske målinger
Phobos mangler en atmosfære, der kan flytte varme mellem dag- og natsiden. Overfladetemperaturen ændrer sig derfor hurtigt med solbelysningen, og løst støv reagerer anderledes end kompakte stenblokke. Infrarøde målinger bruges til at bestemme termisk træghed, som siger noget om kornstørrelse, porøsitet og hvor hurtigt det øverste lag opvarmes og afkøles. Resultaterne hjælper med at vælge sikre landingsområder og med at fortolke, om lyse og mørke enheder skyldes forskellig sammensætning eller forskellig bearbejdning af samme materiale.
Phobos som udsigtspunkt ved Mars
Phobos ligger dybt i Mars’ tyngdefelt og kan i princippet bruges som observationssted for planeten, men den lave tyngdekraft og løse regolit gør landing teknisk vanskelig. Fra månens Mars-vendte side fylder planeten en stor del af himlen og står næsten stille, fordi Phobos er tidevandslåst. En sonde kan måle partikler, støv og plasma i et område, der er utilgængeligt fra Mars’ overflade. Videnskabelig værdi og bemandede scenarier skal dog holdes adskilt: der findes endnu ingen permanent base eller infrastruktur på Phobos.
Kortlægning af tyngdefeltet
Små afvigelser i en rumsondes bevægelse nær Phobos kan afsløre, hvordan massen er fordelt inde i månen. Sådanne målinger supplerer billederne og begrænser modellerne for porøsitet.