Ein riesiges Krater auf Phobos, dem Mond des Mars, könnte die Antwort auf eine der ältesten Rätsel unseres Sonnensystems bergen: woher der Mond stammt. Der enorme Stickney-Krater, der fast die Hälfte der Oberfläche von Phobos bedeckt, könnte eine dichte Region aus komprimiertem Material verbergen, die aufzeigen würde, ob Phobos einen eingefangenen Asteroiden oder Trümmer eines antiken Einschlags auf dem Mars ist.
Neue Modelle der Gravitationskraft und der Bewegung von Phobos wurden auf der jüngsten Generalversammlung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien vorgestellt. Sie konzentrieren sich auf den Stickney-Krater, ein auffälliges Merkmal des Mondes. Die subtilen Beweise, die sie liefern, könnten endlich eine lange Debatte über die Herkunft von Phobos abschließen.
Stickney-Krater als Zeitkapsel
Die Debatte über die Geschichte von Phobos hängt davon ab, ob der Mond aus Trümmern entstanden ist, die durch einen gewaltigen Einschlag auf dem Mars in die Umlaufbahn geschleudert wurden, oder ob er stattdessen als Asteroid eingefangen wurde. Im ersten Szenario könnte die Kollision, die den 9 km (5,6 Meilen) Durchmesser großen Krater hervorbrachte, vor etwa 4,2 Milliarden Jahren stattgefunden haben. Im zweiten Szenario könnte der Einschlag, der den Krater erzeugte, viel später, etwa vor 2,6 Milliarden Jahren, stattgefunden haben.
Wissenschaftler nutzen das Alter des Kraters, um zu bestimmen, wann das Material unter ihm komprimiert wurde. Eine große Kollision hätte an der Aufprallstelle intensive Hitze erzeugt, das darunter liegende Gestein schmelzen und komprimieren lassen. Diese Kompression schuf eine dichtere Zone unter dem Krater, und diese dichtere Zone würde ein leichtes Gravitationssignal erzeugen, das Forscher möglicherweise erkennen könnten.
Was die Forscher hoffen zu bestimmen, ist, ob der Stickney-Einschlag eine konzentrierte Region dichterem Material unter dem Krater hinterlassen hat. Das Auffinden einer solchen Region würde die Argumentation stärken, dass Phobos aus Asteroidenfragmenten besteht. Ohne sie gewinnt die alternative Erklärung – dass Phobos ein eingefangener Asteroid ist – mehr Unterstützung.
Zwei Erklärungen für den Ursprung von Phobos
Wissenschaftler haben zwei Haupttheorien entwickelt, um Phobos’ Ursprung zu erklären. In einem Szenario kollidierte ein riesiges Objekt mit dem Mars und schleuderte Material in die Umlaufbahn. Dieses Material bildete schließlich eine Scheibe um den Planeten und erzeugte später die beiden Monde des Mars, Phobos und Deimos.
Eine alternative Theorie besagt, dass die Monde nicht zusammen mit dem Mars entstanden sind, sondern stattdessen Asteroiden waren, die durch dessen Gravitation eingefangen wurden. Beweise aus den spektralen Eigenschaften der Monde und Forschungen darüber, wie Asteroiden angezogen werden könnten, unterstützen diese Möglichkeit.
Wissenschaftler nutzen das Gravitationsfeld von Phobos, um diese Ideen zu testen. Die Bestimmung, wie Masse im Inneren des Mondes verteilt ist, ist ein wichtiger Schritt, um herauszufinden, wie er entstanden sein könnte. Aktuelle Schätzungen deuten auf ein Innere hin, das voller leerer Räume ist, möglicherweise vermischt mit gefrorenem Wasser, zusammen mit einer dichteren Ansammlung von Material in der Äquatorialregion von Phobos.
Die Stickney-Überlebensfrage
Eine Kollision dieser Größenordnung hätte einen Mond so klein wie Phobos vernichten sollen. Aber das Überleben war möglich, so Haser, wenn der Mond eine ungewöhnlich geringe und relativ gleichmäßige Dichte aufwiesen würde, wodurch er den Einschlag bis zu einem gewissen Grad wie ein Schwamm aufnehmen könnte.
Haser sagt: „Man würde annehmen, dass ein solcher Einschlag Phobos zerstören würde, es sei denn, er hat eine sehr geringe homogene Dichte, wie ein Schwamm, der solch einen Einschlag aufnehmen kann.“
Die Kollision hätte außerdem intensive Hitze rund um die Einschlagsstelle erzeugt. „Und in diesem Einschlaggebiet muss es sehr hohe Temperaturen gegeben haben, die das darunter liegende Gestein schmolzen und zusammendrückten“, sagt er.
Eine dichtere Region könnte sich unter Stickney Crater gebildet haben, einem Überrest der Kompression, die ihn erzeugte, wodurch eine Gravitationsmarke zurückblieb, die Wissenschaftler möglicherweise verfolgen können. Die Forscher untersuchen, wie diese zusammengedrückte Masse das Gravitationssignal von Phobos verändert, seine Trägheitsmomente und seine Librationamplitude – das Wackeln und Schwingen des kleinen Mondes.
Phobos als Geröllhaufen
Die Erklärung durch den eingefangenen Asteroiden stimmt mit mehreren Eigenschaften von Phobos überein, darunter seine unregelmäßige Form, die dem entspricht, was Wissenschaftler einen Geröllhaufen-Asteroiden nennen – ein Objekt, das aus vielen losen Gesteinsstücken besteht, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden.
Es ist schwer, alles in eine Erklärung zu pressen. Phobos‘ heutiges Gravitationsfeld, seine Form, Dichte, spektralen Eigenschaften und seine verschiebende Umlaufbahn müssen unter einem geophysikalischen Modell zusammengeführt werden. Seine stark unregelmäßige Form, zusammen mit seiner extremen Nähe zu Mars, erschwert die Interpretation seiner Gravitation und inneren Struktur besonders.
In der Arbeit untersuchen wir, wie eine komprimierte Masse unter dem Stickney-Krater das Gravitationssignal, die Trägheitsmomente und die Librationsamplitude des winzigen Mondes beeinflusst, sagt Haser. Diese winzigen Veränderungen in Phobos’ Bewegung könnten letztendlich aufdecken, wie Material im Inneren des Mondes angeordnet ist.
Die MMX-Mission könnte es lösen
Das Rätsel hängt von etwas ab, das Wissenschaftler noch überraschend wenig wissen: wie Phobos im Inneren aussieht. Forscher versuchen nun, die Möglichkeiten einzugrenzen, indem sie subtile Eigenschaften des Mondes untersuchen, darunter seine Gravitation und Bewegung.
Das Rätsel könnte endlich durch Japans kommende MMX-Sample-Return-Mission gelöst werden, die dazu bestimmt ist, physische Beweise und Messungen von Phobos zu sammeln und sie zur Erde zurückzubringen. Das würde Wissenschaftlern ihre erste Chance geben, das Material des Mondes direkt zu untersuchen.
Die Mission zielt darauf ab, Phobos‘ Gravitation mit beispielloser Präzision zu messen, was möglicherweise endlich klären kann, ob der Mond einen eingefangenen Asteroiden oder das Überbleibsel einer antiken Mars-Kollision ist. Diese Antwort könnte unsere Sicht auf die Entstehung von Mars und seinen Monden völlig verändern.
Phobos‘ verurteiltes Schicksal
Was Phobos so bemerkenswert macht, geht über seine rätselhafte Geschichte hinaus; es ist auch das, was mit dem Mond gerade passiert. Seine Umlaufbahn liegt sehr nahe an Mars, und er bewegt sich allmählich auf den Planeten zu. Wissenschaftler gehen davon aus, dass er schließlich entweder auseinanderbrechen oder mit Mars kollidieren wird.
„Phobos’ Umlaufbahn ist dynamisch sehr speziell; sie liegt sehr nahe an Mars, spiralt langsam einwärts und wird schließlich gestört oder mit Mars zusammenstoßen“, sagt Haser.
Phobos dient sowohl als ein konserviertes Zeugnis von Ereignissen vor Milliarden von Jahren als auch als ein Mond, der sich ständig verändert. Die Mission hat die Chance, sich rechtzeitig dem Einwärtsspirale des Mondes zuzusehen, und seine Proben könnten Phobos‘ Zusammensetzung aufdecken.
Die Forscher planen bereits ihre nächsten Schritte. Sie wollen die Daten der Mission MMX nutzen, ihre Modelle verfeinern und ihre Vorhersagen über die zerdrückte Region unterhalb des Stickney-Kraters überprüfen. Das Projekt ist bei Weitem nicht abgeschlossen, doch der Weg vor ihnen liegt klar vor Augen.
Was die Zeitung sagt
Die Arbeit der Forscher aus dem Jahr 2026 in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) bildet die Grundlage für ihre aktuelle Arbeit. In dieser Arbeit beschrieben sie ihre Modelle der Gravitation und Bewegung von Phobos sowie ihre Schätzungen der Innenstruktur des Mondes.
Die Autoren der Arbeit sind Benjamin Haser, ein Doktorand der Planetenwissenschaften an der Universität der Bundeswehr München, und Thomas Andert, sein Mitautor. Haser präsentierte seine jüngste Arbeit auf der EGU General Assembly in Wien, wo er den Stickney-Krater als eines der wichtigsten Kapitel in der Geschichte von Phobos bezeichnete.
Diese Arbeit trägt zur breiteren Bemühung bei, den Ursprung von Phobos zu bestimmen. Forscher haben den Mond seit vielen Jahren untersucht, doch die Frage nach seinem Ursprung ist bis heute genauso hartnäckig unbeantwortet geblieben.
Hasers Arbeit über Phobos hat nun eine neue Stufe erreicht. Seine Modelle der Gravitation und Bewegung des Mondes haben die möglichen Erklärungen für seinen Ursprung eingegrenzt, und die MMX-Mission könnte endlich die Beweise liefern, um zwischen ihnen zu wählen.
Die Frage ist einfach: Was liegt unter dem Krater? Die Antwort könnte klären, ob Phobos ein eingefangener Asteroid oder ein Fragment des Mars ist. Die Mission ist das Instrument, das es enthüllen könnte.
„Phobos’ Umlaufbahn ist dynamisch sehr besonders; sie ist sehr nah an Mars, spiralt langsam einwärts und wird schließlich entweder auseinanderbrechen oder mit Mars kollidieren.“
Quellenmaterial: „Ein riesiger Krater könnte den Ursprung des zum Scheitern verurteilten Mondes des Mars enthüllen“, ScienceDaily.
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