日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)JAXA即將進(jìn)行的火星衛(wèi)星MMX任務(wù)背后的科學(xué)知識(shí)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：外媒報(bào)道，Ryuki Hyodo博士分享了日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）即將進(jìn)行的宇宙研究火星衛(wèi)星MMX任務(wù)背后的科學(xué)知識(shí)，以及這次火星領(lǐng)域之旅的航空青島外圍全球資源（電話微信189-4469-7302）深圳外圍全球資源提供全國(guó)外圍高端商務(wù)模特伴游獨(dú)特之處。
今年2月，機(jī)構(gòu)即將進(jìn)行全世界都驚奇地看著三個(gè)太空任務(wù)接連抵達(dá)火星。火的科阿聯(lián)酋的星衛(wèi)星M學(xué)知希望號(hào)任務(wù)將捕捉火星氣候的全球視野，而中國(guó)的背后天問(wèn)一號(hào)則側(cè)重于火星地質(zhì)學(xué)，并計(jì)劃向火星表面釋放一個(gè)登陸器和漫游車。日本任務(wù)第三個(gè)是宇宙研究美國(guó)宇航局的毅力號(hào)漫游車，它在火星的航空杰澤羅隕石坑完成了一次驚人的著陸，它將在那里尋找過(guò)去生命的機(jī)構(gòu)即將進(jìn)行證據(jù)，并收集樣本以便將來(lái)返回地球。火的科
在ISAS，星衛(wèi)星M學(xué)知研究人員以特別敏銳的背后目光注視著這一進(jìn)展。在短短幾年后，日本任務(wù)他們即將嘗試同樣的壯舉，訪問(wèn)火星衛(wèi)星。火星衛(wèi)星發(fā)射（MMX）任務(wù)計(jì)劃在2024財(cái)政年度發(fā)射。基本上忽略了火星的存在，該航天器將把其觀測(cè)儀器套件的青島外圍全球資源（電話微信189-4469-7302）深圳外圍全球資源提供全國(guó)外圍高端商務(wù)模特伴游重點(diǎn)放在衛(wèi)星上，即火衛(wèi)一Phobos 和火衛(wèi)二Deimos。該任務(wù)計(jì)劃在火衛(wèi)一上著陸并收集樣本，于2029年帶回地球。科學(xué)家們認(rèn)為，正是這些貧瘠的衛(wèi)星包含了太陽(yáng)系早期的證據(jù)，以及可居住性是如何在下面的星球上繁榮和死亡的。
Ryuki Hyodo博士是ISAS太陽(yáng)系科學(xué)部門的研究員，致力于模擬這些衛(wèi)星的形成過(guò)程。Hyodo擁有該研究所獨(dú)立的ITYF（國(guó)際頂尖青年研究員）職位之一；該計(jì)劃旨在支持和促進(jìn)來(lái)自世界各地處于職業(yè)生涯早期階段的優(yōu)秀研究人員。他解釋說(shuō)，圍繞火衛(wèi)一和火衛(wèi)二的第一個(gè)謎團(tuán)是它們是如何出現(xiàn)在那里的。事實(shí)上，對(duì)于這些衛(wèi)星是如何形成的，主要有兩種相互競(jìng)爭(zhēng)的理論。
Hyodo解釋說(shuō)：“有一種捕獲理論，即一個(gè)經(jīng)過(guò)的小天體在重力作用下被火星捕獲。這是歷史上提出的，并且得到了這些衛(wèi)星與D型小行星的光譜相似性的支持。”
小行星主要位于火星和木星之間圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的適當(dāng)命名的“小行星帶”中。科學(xué)家根據(jù)小行星可以從其表面反射的光的波長(zhǎng)的相似性將其分為不同類型。這種"光譜"與小行星的組成有關(guān)。D型小行星因其顏色非常深而引人注目。D型小行星所反射的少量光線是在較長(zhǎng)的紅色和紅外線波長(zhǎng)。
雖然現(xiàn)在有許多不同的小行星在小行星帶中運(yùn)行，但它們不同的組成指向了分布在早期太陽(yáng)系中的形成地點(diǎn)。這對(duì)于試圖繪制資源的創(chuàng)造和移動(dòng)圖的科學(xué)家來(lái)說(shuō)是很有趣的，特別是那些諸如生命所需的水和有機(jī)物。
如果火衛(wèi)一和火衛(wèi)二是D型小行星的例子，它們接近火星并被拉入軌道，那么來(lái)自火衛(wèi)一的樣本可以告訴科學(xué)家關(guān)于太陽(yáng)系中最早形成的有機(jī)分子的形成和運(yùn)輸。但并非所有人都相信這種形成方案。
“第二個(gè)選擇是巨大的撞擊起源，”Hyodo說(shuō)。“與火星的一次大型撞擊，噴射出的物質(zhì)在火星周圍形成一個(gè)碎片盤。”
這樣的撞擊可能是Borealis 盆地的起源；這是火星上最大的盆地，覆蓋了該星球表面的40%的巨大面積。導(dǎo)致Utopia或Hellas等較小的盆地的撞擊 ，也可能產(chǎn)生了足夠的碎片來(lái)形成這些衛(wèi)星。
“即使在較小的盆地形成事件中，撞擊速度也是相似的，”Hyodo指出。“區(qū)別只是撞擊的質(zhì)量。這導(dǎo)致了撞擊噴出物的熱力學(xué)結(jié)果相似。”
熱力學(xué)指的是碎片盤中的熱能，并決定了一些特性，例如有多少碎片盤材料是熔化的，有多少將被汽化。由此產(chǎn)生的材料成為火衛(wèi)一和火衛(wèi)二的組成部分，因?yàn)樗鲎膊⒛鄢闪诉@兩個(gè)衛(wèi)星。
圓盤內(nèi)的形成可以解釋火衛(wèi)一和火衛(wèi)二在火星赤道周圍同一平面內(nèi)的近圓形軌道。一個(gè)巨大的撞擊也被認(rèn)為創(chuàng)造月球，但是由于阿波羅任務(wù)返回的月球表面的樣本，那里的證據(jù)更加清晰。
"就我們的月球而言，阿波羅號(hào)的樣本有力地表明，月球曾經(jīng)是熔融的，月球和地球在同位素上非常相似，"Hyodo解釋說(shuō)。
同位素是同一種元素的原子，由于原子核中的中子數(shù)量不同，其重量略有不同。兩個(gè)不僅由相似的物質(zhì)組成，而且由相同的同位素平衡組成的天體，非常有可能分享共同的構(gòu)建塊，支持來(lái)自地球的物質(zhì)形成月球的撞擊情景。巨大撞擊中的能量也會(huì)導(dǎo)致熔化的物質(zhì)。
"就火星衛(wèi)星而言，它們的動(dòng)力學(xué)（軌道）支持一個(gè)巨大的撞擊形成，"Hyodo繼續(xù)說(shuō)。"然而，如果沒(méi)有像阿波羅號(hào)那樣的樣本，我們無(wú)法確定火星及其衛(wèi)星上發(fā)生了什么。"
爭(zhēng)論的不僅是衛(wèi)星的最初形成，還有接下來(lái)發(fā)生了什么。最近的一系列論文提出了不同的方案，說(shuō)明這些衛(wèi)星可能在一次巨大的撞擊后發(fā)展。
"重要的是要注意，這些作品都假設(shè)了撞擊的情況，"Hyodo開(kāi)始說(shuō)道。"它們之間的區(qū)別是在巨大的撞擊發(fā)生后發(fā)生了什么，影響了火衛(wèi)一的潮汐演變。"
火衛(wèi)一和火衛(wèi)二曾經(jīng)是一個(gè)單一的天體，它本身在幾十億年前受到了一次撞擊，把它分成了兩個(gè)。這個(gè)建議的方案是基于衛(wèi)星的軌道可能由于來(lái)自火星的潮汐而發(fā)生變化，詳細(xì)的模擬仍然需要進(jìn)行。
"粒子積累是一個(gè)混亂的過(guò)程，"Hyodo指出，他描述了在巨大撞擊的碎片盤內(nèi)形成的衛(wèi)星的計(jì)算機(jī)模擬情況。"有時(shí)我們只形成一顆衛(wèi)星，有時(shí)則形成三顆衛(wèi)星。如果一顆衛(wèi)星最初是由巨大的撞擊形成的，后來(lái)被摧毀一分為二，那么這個(gè)故事就有可能發(fā)生。"
由MMX航天器收集的火衛(wèi)一材料樣本將為回到地球的科學(xué)家提供分析火星衛(wèi)星的機(jī)會(huì)，就像從阿波羅樣本中解讀我們自己月球的歷史一樣。Hyodo證實(shí)，這將有助于解決各種理論之間的退化問(wèn)題。
他聲稱："如果樣本包括大量的火星物質(zhì)以及揮發(fā)性耗損，那么答案就是巨大的撞擊起源，而不是捕獲。"
由Hyodo運(yùn)行的模擬證實(shí)，任何由巨型撞擊產(chǎn)生的碎片應(yīng)該包括大約50%的火星物質(zhì)，其余的來(lái)自于撞擊者。撞擊還將產(chǎn)生強(qiáng)烈的加熱（大約1730攝氏度），因此容易變成氣體（揮發(fā)性物質(zhì)）的元素將被汽化并逃逸。
"棘手的部分是火衛(wèi)一的長(zhǎng)期演變，"Hyodo承認(rèn)。"對(duì)月球重力場(chǎng)的詳細(xì)測(cè)量以及澄清內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察將是制約火星引力的潮汐如何對(duì)月球進(jìn)行拉動(dòng)的關(guān)鍵。制約表面年齡也很重要，因?yàn)槊恳环N說(shuō)法都表明我們今天所知道的火衛(wèi)一最終積累的時(shí)間不同。"
Hyodo強(qiáng)調(diào)說(shuō)，無(wú)論是捕獲還是巨大的撞擊方案，來(lái)自火衛(wèi)一的樣本將揭示出大量關(guān)于行星如何形成的信息。
他說(shuō)："如果捕獲方案是正確的，我們將獲得原始材料，這將增強(qiáng)我們對(duì)這些東西組成的理解，可能包括第一批有機(jī)物。如果巨大的撞擊方案被證明是正確的，我們將收集來(lái)自古代火星的樣本；來(lái)自火星上發(fā)生巨大撞擊的時(shí)間。"
"通過(guò)MMX，我們將研究一顆小小的衛(wèi)星，"Hyodo說(shuō)。"但這不僅是關(guān)于衛(wèi)星，也是關(guān)于太陽(yáng)系物質(zhì)和來(lái)自火星的物質(zhì)。"
也許令人驚訝的是，火衛(wèi)一的樣本將不可避免地包含火星過(guò)去的部分。這意味著，無(wú)論衛(wèi)星是如何形成的，從MMX帶回的樣本實(shí)際上將是第一個(gè)火星樣本返回。
"對(duì)我們來(lái)說(shuō)，幸運(yùn)的是，火衛(wèi)一的軌道離火星非常近！"Hyodo解釋說(shuō)。"火星上的小行星撞擊不斷地從火星的各個(gè)地方噴射出物質(zhì)，這可以很容易地轉(zhuǎn)移到火衛(wèi)一的表面，而不會(huì)有強(qiáng)烈的撞擊沖擊損害。"
在地球上收集的火星隕石是由堅(jiān)硬的火成巖形成的，因?yàn)閺幕鹦巧习l(fā)射出來(lái)的強(qiáng)烈沖擊--伴隨著星際旅行，以及進(jìn)入地球的大氣層破壞了任何更脆弱的東西。但是，從火星上噴出并降落在火衛(wèi)一上的谷物有一個(gè)更容易的發(fā)射和旅程，而且即使是脆弱的有機(jī)物也被認(rèn)為能夠在旅行中幸存下來(lái)。甚至火星古老大氣層中的離子也被認(rèn)為被困在火衛(wèi)一面向紅色星球的一面。
火星顆粒中的放射性元素將能夠確定這些顆粒在火星表面形成的時(shí)間。這為MMX提供了一個(gè)獨(dú)特的樣本，該樣本從火星表面各處收集，并對(duì)其整個(gè)歷史進(jìn)行測(cè)定；這是一個(gè)名副其實(shí)的關(guān)于該星球可能的可居住性和衰退的記錄。這種收集的可能性是MMX任務(wù)專注于衛(wèi)星而不是行星本身的原因之一。
"NASA毅力號(hào)將以驚人的細(xì)節(jié)研究杰澤羅隕石坑，"Hyodo說(shuō)。“但是信息僅限于杰澤羅隕石坑。這可能不是火星整個(gè)演化的典型情況。相比之下，MMX收集的噴出物將來(lái)自火星表面的任何地方，沒(méi)有這種偏見(jiàn)，但代價(jià)是MMX的樣本中只有一小部分來(lái)自火星。因此，MMX和毅力號(hào)將發(fā)揮多樣性與細(xì)節(jié)的互補(bǔ)作用，我們可以一起向全面了解火星的演變邁進(jìn)。”