在火星周围的轨道上,两颗微小的卫星——火卫一和火卫二,长久以来都是天文学界的未解之谜。这两颗卫星自1877年被发现以来,便因其独特的轨道特性和成分构成,引发了科学家们的浓厚兴趣。美国SETI研究所的行星科学家帕斯卡尔·李指出:“在太阳系中,我们对火卫一和火卫二的了解几乎为零。”它们的起源,至今仍是行星科学领域的一大谜团。
火卫一和火卫二在火星任务中往往只是“配角”,鲜少成为探测目标。然而,这两颗卫星的特殊性不容忽视。火卫一每7.5小时便环绕火星一周,火卫二则需要约30小时。它们的体积也极为微小,即便是较大的火卫一,最长直径也不过约27千米。更引人关注的是,火卫一正以每年近2厘米的速度向火星靠近,这一现象让科学家们对其密度和构成产生了浓厚兴趣。
早期,有研究者甚至提出火卫一可能是外星人建造的假设。苏联天体物理学家约瑟夫·什克洛夫斯基就曾在其著作中质疑火卫一是否可能内部中空。不过,随着观测技术的进步,科学界已经驳斥了这一说法。观测显示,火卫一的密度与许多由松散碎片组成的小行星相符,这些“碎石堆”内部存在空隙,解释了其低密度的特性。
尽管如此,火卫一的下坠趋势仍未停止。科学家预测,再过一亿年,火卫一可能会撞上火星,或者被火星的引力撕碎,形成一圈环绕火星的尘埃带。这一预测让火卫一的命运更加扑朔迷离。
火卫一和火卫二的成分与外形与火星大相径庭,却与存在于火星与木星之间主小行星带边缘的暗色小行星极为相似。科学家们猜测,它们可能是在太阳系早期动荡时期,从遥远区域飘来的小天体,被火星引力捕获。然而,也有观点认为,它们可能来自某颗被火星俘获的彗星碎片。巴黎天文台的索尼娅·弗尔纳西耶就指出,从光谱特征看,这一假设具有可能性。
但火卫一和火卫二的轨道特性又让这一假设产生了疑问。它们的轨道都近乎圆形,且紧贴火星赤道运行,这通常只会出现在与行星“同源”的天体上。美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室的阿比盖尔·弗雷曼就倾向于认为,它们的母体可能是一个撞击火星的天体。
为了揭开火卫一的身世之谜,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)计划于2026年实施一项火卫一探测任务。这将是人类首次尝试从火星卫星采样并返回的任务。按照计划,探测器将在火卫一表面停留约2.5小时,采集样本并带回地球。MMX项目科学家臼井智弘表示:“我们将对样品进行分析,以判断火卫一究竟如何形成。”
如果火卫一确实起源于太阳系边缘的小行星或类彗星,那么它将为揭秘太阳系早期演化历史提供关键线索。特别是关于水和有机物如何被带入地球和火星等类地行星的问题,火卫一的研究可能带来新的突破。目前的主流观点认为,在太阳系外缘,水和碳基分子在小天体上凝结,后因木星等巨行星的迁移而向内迁移,撞击火星与地球,从而送来了生命物质。
如果火卫一最终被证明是火星被撞击后的产物,那么天文学家将可以借此研究早期火星的组成物质和演化史。科学家还可以推断出撞击的具体时间,了解巨行星的形成与迁移对火星、地球及内太阳系的影响。
火卫一还可能成为人类登陆火星前的中转站。由于火卫一被潮汐锁定,一面永远朝向火星,一面则永远面向星空,且其表面引力只有地球的千分之一,因此它比火星更适合探测器起降。如果MMX的探测结果发现火卫一内部富含可用来制造火箭燃料的冰,那么它将成为未来火星探索的重要基地。
火卫一样本中可能混有火星物质,这对天体化学家来说具有巨大价值。准备前往火星采样返回的NASA“毅力号”任务因受到预算与技术难题牵制,迟迟未能启动。而MMX任务计划带回的超过10克火卫一样本中,可能包含10毫克的火星物质,这将为科学家们提供宝贵的研究材料。