火卫一和火卫二就像土豆一样，表面布满陨石坑，并受火星引力束缚。它们也是太阳系中最奇怪的兩颗卫星。
首先，与它们所围绕的行星相比，它们非常小——火卫一直径仅20公里。它们的密度远低于火星，并且布满陨石坑，暗示着一段不平凡的过去。它们还有一些奇特的地貌，例如火卫一表面延伸一公里多长的沟槽。
天文学家们面临的难题是确定这些卫星的来源，特别是考虑到现有的两种理论都有严重的缺陷。
捕获！
现在，研究火星快车号探测器拍摄的卫星图像的天文学家们提出了另一种理论。他们认为，火卫一和火卫二最初是一个双星系统彗星，在被火星引力场捕获后分裂成两颗卫星。
首先是一些背景知识。天文学家们有两种相互竞争的理论来解释火星卫星的起源。第一种理论是，火卫一和火卫二是由火星引力场捕获的小行星。这些卫星看起来与外小行星带和木星特洛伊小行星中发现的所谓 D 型小行星相似。已知这些小行星富含有机物质、硅酸盐以及可能的水冰，这些对于未来的火星探索者来说都将极其宝贵。
问题在于，这些卫星的轨道与这种起源不符。当科学家们模拟这种捕获时，卫星最终从未进入了火卫一和火卫二今天所处的轨道，这两颗卫星的轨道都近似赤道轨道。
第二种理论是，在太阳系早期，火星经历了一次碰撞，在行星赤道周围形成了一个碎片盘。火卫一和火卫二就是从这个盘中形成的，它们的轨道与今天完全相同。
但这一理论并不能解释为什么火卫一和火卫二看起来与碳质表面的 D 型小行星如此相似。
法国巴黎市大学的 Sonia Fornasier 和她的同事们提出了另一种理论，认为该理论更符合观测结果。2003 年，欧洲空间局将火星快车号探测器送入绕红色星球运行的轨道，该探测器配备了高分辨率相机，能够分辨出火卫一上小汽车大小的特征。
自那时以来，火星快车号传回了迄今为止最详细的火卫一图像。这使得 Fornasier 及其同事能够将火卫一的表面与其他太阳系中研究得更充分的天体进行比较，例如矮行星谷神星、小行星 Steins 和 Lutetia、柯伊伯带天体 Arrokoth，以及彗星 67P，这是一颗形状奇特、双瓣的星体，十年前曾被欧空局的罗塞塔号和菲莱号探测器访问过。
最接近的匹配令人有些意外。“总的来说，我们的光度分析表明，火卫一的光度特性与彗星 67P 表现出密切的相似性，”Fornasier 及其同事表示。
火卫一着陆器
这引发了一个有趣的假设，即火星卫星的起源理论可能完全是错误的。“火卫一和火卫二可能是目前被火星捕获的、已经耗尽的彗核，”研究团队表示。事实上，它们相似的轨道表明，它们可能来自一颗具有两个核心的单一彗星，或者像 67P 那样具有双瓣的彗星，被火星的引力场缓慢撕裂。
这是一个令人着迷的想法，将引起世界各地行星地质学家的兴趣。他们可能不需要等待太久，火卫一的起源之谜就将最终解开。
2026 年，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）将发射火星卫星探索任务（MMX）。其目标是研究火星卫星，登陆火卫一，并最终将样本带回地球。这是一项高风险但回报巨大的任务。其中最重要的一点是，它可能最终解决火卫一和火卫二起源的谜团。Fornasier 及其同事们一定屏息以待！
参考文献：火星快车号高分辨率立体相机观测的火卫一光度特性：arxiv.org/abs/2403.12156
