Czy niewielkie, w porównaniu z naszym Księżycem, naturalne satelity Marsa Fobos i Deimos są złapanymi w pułapkę grawitacyjną planetoidami? A może pozostałościami po większym księżycu, który uległ jakiejś katastrofie? Odpowiedź na to pytanie może kryć się we wnętrzu tych ciał niebieskich o nieregularnych kształtach.
A tam może zajrzeć tylko radar. Taki, jak Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS). To urządzenie wsławiło się m.in. zidentyfikowaniem dużego podpowierzchniowego zbiornika wody, ulokowanego w okolicy południowego bieguna Marsa.
Radar zbadał powierzchnię i wnętrze Fobosa
Umieszczony na orbiterze Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej radar MARSIS pozwolił planetologom badać wnętrze planety z odległości co najmniej 250 kilometrów. Jednak niedawna aktualizacja oprogramowania tej wiekowej, bo obchodzącej w przyszłym roku 20 lat pracy na orbicie sondy, pozwala radarowi działać nawet na mniejszych odległościach. Właśnie nowe oprogramowanie umożliwiło skupienie się na księżycach Czerwonej Planety. Pierwszą próbę przeprowadzono we wrześniu.
Radarowa analiza powierzchni Fobosa / fot. INAF - Istituto Nazionale di Astrofisica
– Podczas tego przelotu wykorzystaliśmy MARSIS do zbadania Fobosa z odległości zaledwie 83 km – napisał w oświadczeniu Andrea Cicchetti z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki. – Takie zbliżenie pozwala nam szczegółowo zbadać strukturę księżyca i zidentyfikować cechy, których nigdy nie bylibyśmy w stanie zobaczyć z większej odległości.
Na czym polegają obserwacje radarowe?
– Jesteśmy przekonani, że w przyszłości uda nam się korzystać z MARSIS z odległości około 40 km. Orbita Mars Express została tak dostrojona, aby sonda przeleciała jak najbliżej Fobosa. Do tych zbliżeń ma dojść w latach 2023–2025. Da nam to nowe, ogromne możliwości badawcze – dodaje naukowiec.
Jak wygląda takie badanie? MARSIS emituje fale radiowe skierowane na wyznaczony cel i zbiera ich odbicie. Większość wyemitowanych fal odbija się od powierzchni, ale niektóre przenikają głębiej. Wówczas odbijają się od wewnętrznych granic między materiałami o różnych gęstościach.
Skąd wzięły się księżyce Marsa?
Właśnie w ten sposób radar odnalazł zbiornik wody. A teraz bada wewnętrzną strukturę Fobosa i Deimosa. Jest ona o tyle istotna, że planetolodzy od lat debatują nad tym, czy Fobos i Deimos mają pochodzenie analogiczne do naszego Księżyca. Czyli czy uformowane są z materii wyrzuconej z Marsa podczas kolizji z innym ciałem niebieskim. A może są przybyszami z odległych stron?
– Ich wygląd sugeruje, że były planetoidami. Jednak sposób, w jaki krążą wokół Marsa, sugeruje coś zupełnie odmiennego – powiedział Colin Wilson z ESA. Rozważana jest również możliwość, że Fobos i Demos są pozostałościami większego księżyca, jaki miliardy lat temu mógł krążyć wokół Czerwonej Planety.
– Już na pierwszych zebranych przez MARSIS danych dostrzegliśmy możliwe ślady nieznanych wcześniej struktur pod powierzchnią Fobosa – twierdzi Andrea Cicchetti.
Obraz zebrany przez MARSIS jest zdominowany przez echa z powierzchni księżyca, ale jest tam też coś jeszcze. Zespół analizujący dane z Mars Express nie jest pewien, skąd mogą pochodzić dodatkowe odbicia. Możliwe, że z pomieszanego materiału na powierzchni. Ale mogą również wskazywać na cechy podpowierzchniowe, które mogą dostarczyć wskazówek na temat genezy Fobosa.
Być może odpowiedź na to pytanie przyniesie dopiero misja Martian Moon eXploration (MMX). Ma ona wystartować w 2024 r. i pobrać próbki z Fobosa w 2029 r. Misja ma być prowadzona przez Japońską Agencję Kosmiczną (JAXA), ale będzie uczestniczyć w niej również ESA.
Polski udział w misjach marsjańskich
Być może kwestia pochodzenia księżyców Marsa byłaby już dawno rozstrzygnięta, gdyby nie pewna katastrofa. W 2007 roku miała rozpocząć się misja Fobos-Grunt. Jej lądownik w 2013 roku miał osiąść po niewidocznej z Marsa stronie księżyca. Tam specjalny instrument miał wbić się w grunt i pobrać próbki, które następnie miały zostać przetransportowane na Ziemię. Sam lądownik sondy Fobos-Grunt miał pozostać na Fobosie i prowadzić dalsze badania powierzchni Marsa, jego pola magnetycznego, a także dynamiki zmian atmosferycznych i sezonowych zmian klimatu Marsa.
Start misji opóźnił się o cztery lata, a sama sonda został umieszczona na poradzieckiej rakiecie Zenit-2SB. Tym razem to nie rakieta okazała się problemem. Fobos-Grunt wszedł na orbitę Ziemi i rozłożył panele, ale nie wykonał żadnych zaprogramowanych manewrów, a kontakt z nim się urwał. W styczniu 2012 roku sonda spaliła się w atmosferze ziemskiej.
Penetrator geologiczny CHOMIK / fot. CBK PAN
Na jej pokładzie znajdował się przyrząd zaprojektowany i wykonany w Polsce, konkretnie w Centrum Badań Kosmicznych PAN. To właśnie penetrator geologiczny CHOMIK miał wgryźć się w powierzchnię księżyca Marsa oraz pobrać próbki jego gruntu. Pobrany materiał, umieszczony w specjalnym pojemniku, miał trafić na Ziemię. Gdyby to się udało, byłby to pierwszy drobny fragment pobrany z księżyca innej planety niż Ziemia. W dodatku byłby to materiał pobrany przez polskie urządzenie.
Polscy naukowcy i inżynierowie biorą udział również w misji Mars Express. W jej ramach projektowali i wykonywali tzw. Planetarny Spektrometr Fourierowski (PFS) przeznaczony do otrzymywania charakterystyk widmowych powierzchni i atmosfery Marsa w podczerwieni. Pracowali również przy drugim europejskim orbiterze marsjańskim, czyli Trace Gas Orbiter misji ExoMars. To urządzenie, poza odnalezieniem metanu na Marsie, dało nam też pierwsze zdjęcia Fobosa w technologii 3D.
Źródło: ESA.
