对美国宇航局火星勘测轨道飞行器进行的实验。（资料来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学）火星的卫星是从哪里来的？这是一个 deceptively 难以回答的问题，存在两种相互竞争的理论：要么是卫星被捕获，要么它们来自火星本身。尽管显而易见的答案仍然难以捉摸，但从 20 年前的数据中发现的新“旧”证据表明，火星的卫星火卫一可能是在这颗红色星球发生撞击后形成的。这项于 9 月 24 日发表在《地球物理学研究杂志：行星》上的证据，来自于火星全球勘测者热辐射光谱仪（MGS-TES）在 1998 年飞船在进入绕行星轨道时，在红外中波（热）光谱部分进行的观测。虽然火卫一的光谱——它反射的光，按波长展开以揭示其成分等特征——在可见光甚至近红外光下看起来很像 D 型小行星，但在红外中波光（仍然是稍长的波长）下，它看起来不像小行星。相反，它的成分特征显示出玄武岩，一种被认为是构成火星地壳大部分的岩石。
匹配在哪里？
与行星本身相比，火星的卫星在可见光下显得黑暗。这种不匹配最初让行星科学家认为这些卫星过去曾被行星的引力捕获。（与地球的月球不同，地球的月球与行星相比太大，不可能被捕获，而火星的卫星与行星相比非常小。）但是，研究轨道动力学并追溯火卫一运动的研究人员表示，其轨道的特性排除了这种可能性。现在，为了解开这颗卫星起源的谜团，科学家们转向了光谱分析，这使他们能够确定这颗卫星的成分更接近行星还是小行星。可见光观测表明火卫一含有碳，就像小行星一样。但更长的波长呢？为了确定火卫一在红外中波的特征，纽约州立大学石溪分校的 Tim Glotch 和这项新研究的首席作者，将 MGS-TES 的观测与塔吉什湖陨石以及其他岩石样本在红外中波下的观测进行了比较。塔吉什湖陨石可以说是世界上保存最完好的陨石样本，天文学家认为它是 D 型小行星的一部分——这是火卫一的可能起源之一。为了确保更准确的比较，Glotch 的团队让他们的样本在真空中暴露于寒冷和炎热等与卫星经历相似的条件下。“我们发现，在这些波长范围内，塔吉什湖陨石与火卫一没有任何相似之处，事实上，与火卫一最接近的是碎玄武岩，这是一种常见的火山岩，也是构成火星地壳大部分的物质，”Glotch 在一份新闻稿中说。“这让我们相信，也许火卫一是火星早期撞击的残余物。”
案件尚未结案
但仍有一些注意事项。塔吉什湖陨石可能来自 D 型小行星，但它确实有一些不寻常的特征，并且可能不是这种类型物体进行比较的最佳范例。此外，火卫一随着时间的推移经历了太空风化，使其光谱更加复杂，即使 Glotch 的团队付出了巨大努力，也更难精确匹配实验室中更纯净、风化程度较低的样本。“火卫一和火卫二起源的问题是一个有趣的谜团，因为我们有两种相互竞争的假设，它们不可能同时成立，”未参与此项研究的 NASA 约翰逊航天中心行星科学家 Marc Fries 表示。“我不会认为这是一个对卫星起源之谜的最终解决方案，但它将有助于推动讨论的进行。”但答案可能很快就会揭晓。我们现在生活在一个太空任务可以采样小行星等天体的时代——例如隼鸟2号和 OSIRIS-REx——并将这些样本带回地球进行进一步研究。日本宇宙航空研究开发机构目前正在开发“火星卫星探测”（MMX）任务，计划于 2020 年代中期发射，该任务将前往一颗火星卫星并将样本带回地球。有了这样的样本，科学家们也许终于能够解决火星卫星来自哪里的争论——并为更好地理解我们的太阳系乃至无数个其他星系中的卫星是如何形成和被捕获的打开大门。
