Die beiden kleinen Monde des Mars, Phobos (ca. 22 km Durchmesser) und Deimos (ca. 13 km im Durchmesser) geben Wissenschaftlern seit Jahrzehnten Rätsel auf, und ihr Ursprung bleibt umstritten. Manche haben vorgeschlagen dass sie möglicherweise aus Trümmerresten bestehen, die von einem Planeten oder einem großen Asteroiden stammen, der auf die Marsoberfläche einschlug (#TeamImpact).
Eine gegenteilige Hypothese (#TeamCapture) legt jedoch nahe, dass es sich bei den Monden um Asteroiden handelt wurden gefangen genommen durch die Anziehungskraft des Mars und wurden im Orbit gefangen.
Um das Rätsel zu lösen, benötigen wir Material von den Mondoberflächen für analytische Analysen auf der Erde. Glücklicherweise wird die Japan Aerospace Exploration Agency (Jaxa) eine Mission mit dem Namen „Erkundung des Marsmondes“ (MMX), zu Phobos und Deimos im September 2024. Die Mission wird von einer neu entwickelten Rakete getragen, der H-3das sich noch in der Entwicklung befindet.
Die Raumsonde wird voraussichtlich im Jahr 2025 die Umlaufbahn des Mars erreichen, danach wird sie Phobos umkreisen und schließlich Material von seiner Oberfläche sammeln, bevor sie im Jahr 2029 zur Erde zurückkehrt.
Dies wird die nächste einer Reihe aktueller Missionen sein, die Material aus dem Weltraum zurück zur Erde bringen, und schließt an Jaxas erfolgreiche Mission an Asteroid Ryugu (Hayabusa2) sowie die Osiris-Rex-Mission der NASA zum Asteroiden Bennu und die Chang’e 5-Mission der chinesischen Raumfahrtbehörde zum Mond.
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Sollte es tatsächlich zu einem Einschlagsursprung kommen, würden wir erwarten, auf Phobos ähnliches Material zu finden wie auf dem Mars. Obwohl wir (noch) kein direkt vom Mars zurückgegebenes Material haben, haben wir das Glück, Gestein zu haben, das von seiner Oberfläche herausgeschleudert wurde und schließlich seinen Weg zur Erde fand.
Diese Meteoriten könnten daher dem von Phobos zurückgegebenen Material ähneln, was einen fantastischen Vergleich darstellt.
Im Falle eines eingefangenen Asteroiden-Ursprungs ist es jedoch wahrscheinlicher, dass wir auf Phobos Material finden, das auf anderen Asteroiden in unserem Sonnensystem zu finden ist. Die vorherrschende Hypothese in der #TeamCapture-Gruppe ist, dass die Monde aus demselben Gestein bestehen wie Meteoriten, genannt kohlenstoffhaltiger Chondrit. Zum Glück verfügen wir über viele solcher Meteoriten und Proben, die wir mit dem Phobos-Material vergleichen können.
Der Vergleich von Meteoriten und Material, das von Phobos mitgebracht wurde, wird ein fantastisches Werkzeug sein, um uns zu helfen, den Ursprung der beiden Monde zu verstehen. Sobald wir Material im Labor haben, können strenge Analysetechniken auf die Proben angewendet werden.
Eine dieser Techniken ist die Sauerstoffisotopenanalyse. Isotope sind Versionen von Elementen, deren Kerne mehr oder weniger Teilchen enthalten, die Neutronen genannt werden. Sauerstoff hat beispielsweise drei stabile Isotope mit den Atommassen 16, 17 und 18.
Die Summe der Isotopenverhältnisse von Sauerstoff-17/Sauerstoff-16 und Sauerstoff-18/Sauerstoff-16 wird als Δ17O bezeichnet und ist charakteristisch für bestimmte übergeordnete Objekte. Je nachdem, wo im Sonnensystem ein Gesteinskörper entsteht, wird eine unterschiedliche Sauerstoffzusammensetzung erworben und im Gestein gespeichert. Beispielsweise haben Gesteine von der Erde einen Δ17O-Wert von etwa 0, während Meteoriten vom Mars einen Δ17O-Wert von etwa ~0,3 haben. Daher Gesteine von der Erde und Marsmeteoriten lassen sich leicht trennen voneinander.
Wenn Phobos am gleichen oder zumindest einem ähnlichen Ort im Sonnensystem wie der Mars entstanden wäre, würden wir erwarten, dass die Zusammensetzung des von MMX mitgebrachten Materials ebenfalls ein Δ17O von etwa 0,3 aufweist.
Wie bereits erwähnt, vermutet #TeamCapture einen kohlenstoffhaltigen, chondritenähnlichen Ursprung für Phobos. Alle bekannten kohlenstoffhaltigen Chondrite wurden von Wissenschaftlern untersucht aufgedeckt haben negatives Isotop Δ17O, im Bereich von -0,5 bis hinunter zu -4. Sauerstoff kann daher ein äußerst wirksames Werkzeug bei der Entschlüsselung des Ursprungs der Marsmonde sein und sollte eine hohe Priorität für die Mission haben, sobald das Material zur Erde zurückgebracht wird.
Wenn Phobos tatsächlich ein antikes Marsfragment darstellt, könnte es sich um das primitivste Marsmaterial handeln. Der Mars hat eine Vielzahl von Prozessen erlebt, die das Gestein auf seiner Oberfläche verändert haben, darunter Winderosion und Wasserveränderung. Basierend auf Merkmalen wie ausgetrockneten Flussbetten, die von Orbitern wie Viking beobachtet wurden, ist klar, dass es einst Wasser auf dem Mars gab.
Dieses Wasser entstand wahrscheinlich aus einer Mischung aus Asteroiden und Kometen sowie vulkanischer Aktivität. Der Mars verfügte außerdem über eine dichte Atmosphäre, die es ermöglichte, dass Wasser als Flüssigkeit auf der Planetenoberfläche vorhanden war.
Phobos hingegen ist ein luftleerer Körper geblieben, in dem keine Prozesse wie eine Kontamination durch Wasser stattgefunden haben (obwohl es möglicherweise zu geringfügigen Einschlägen gekommen ist). Das bedeutet, dass die von Phobos zurückgegebenen Proben äußerst wichtige Einblicke in den ursprünglichen Wassergehalt des Mars und einen Einblick in Prozesse liefern könnten, die im frühen Sonnensystem stattfanden.
MMX ist eine der aufregendsten geplanten Missionen in der Weltraumforschung. In weniger als einem Jahr drücken wir bereits fest die Daumen für eine erfolgreiche Markteinführung, Probenbeschaffung und Probenrückgabe. Viele Wissenschaftler, darunter auch ich, würden die Möglichkeit, diese Proben eines Tages zu untersuchen, absolut lieben.
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