Mjesec Fobos

Drugi je Deimos. Oba mjeseca otkrivena su 1877. godine. S prosječnim poluprečnikom od 11.1 km Fobos je 7.24 puta masivniji u odnosu na Deimos. Ime je dobio po bogu iz grčke mitologije, Fobosu (što znači "strah"), Aresovom (Marsovom) sinu.

Fobos

Osobine putanje
Periapsis	9 235.6 km
Apoapsis	9 518.8 km
Srednji poluprečnik putanje	9 377.2 km
Ekscentricitet	0.0151
Orbitalni period	0.31891023 d (7 h 39.2 min)
Prosječna orbitalna brzina	2.138 km/s (1.328 m/s)
Inklinacija	1.093° (prema Marsovom ekvatoru) 0.046° (prema lokalnoj Laplaceovoj ravni) 26.04° (prema ekliptici)
Prirodni satelit	Mars
Fizikalne osobine
Dimenzije	26.8 × 22.4 × 18.4 km
Poluprečnik	11.1 km (0.0021 planete Zemlje)
Površina	6.100 km2
Zapremina	5.680 km3
Masa	1.072×1016 kg
Prosječna gustoća	1.876 g/cm3
Ekvatorijalna površinska gravitacija	0.0084–0.0019 m/s2
Brzina oslobađanja	11.3 m/s (40 km/h)
Period rotacije	Sinhronizirana rotacija
Ekvatorijalna brzina rotacije	11 km/h
Osni nagib	0°
Albedo	0.071
Temperatura na površini	~233 K
Prividna magnituda	11.3

Malen i nepravilnog oblika, Fobos se nalazi na orbiti od oko 9.377 km od centra Marsa, što je bliže matičnoj planeti nego kod bilo kojeg drugog mjeseca. Ovaj je satelit jedno od najmanje reflektirajućih tijela u Solarnom sistemu, a na njegovoj se površini nalazi veliki udarni krater Stickney. Orbita mu je toliko blizu Marsa da se Fobos okreće oko planete brže nego što Mars rotira. Posmatrajući s Marsa, izgledalo bi da izlazi na zapadu, kreće se brzo preko neba (oko 4 h i 15 min, ili manje), te zalazi na istoku. Zbog kratkog orbitalnog perioda i plimnih djelovanja ovaj će satelit u budućnosti pasti na Mars ili se raspasti u planetarni prsten.

Fobos je otkrio astronom Asaph Hall 18. augusta 1877, posmatrajući iz Mornaričke opservatorije SAD-a u Vašingtonu. Hall je otkrio i Deimos, Marsov drugi mjesec. Nazive je predložio Henry Madan (1838–1901), doktor nauka na Etonu, zasnivajući svoj prijedlog na 15. pjevanju Ilijade, u kojem Ares poziva Užasa (Deimos) i Straha (Phobos).

 

Ovaj je satelit jedno od najmanje reflektirajućih tijela u Solarnom sistemu. Spektroskopski se čini sličnim asteroidima D-tipa i očigledno je sačinjen od materijala sličnog ugljičnom hondritu. Gustoća mu je premala da bi bio od čvrste stijene, a poznato je i da je značajno porozan. Ova saznanja sugerišu da bi Fobos mogao imati znatne rezerve leda. Spektralna posmatranja ukazuju da površinskom sloju regolita nedostaje hidratacija, ali se ne isključuje postojanje leda ispod regolita.

Još je davno predviđeno postojanje prstenova od fine prašine kao proizvoda Fobosa i Deimosa, međutim, posmatranja još nisu uspjela dokazati i njihovo postojanje. Skorašnje slike Mars Global Surveyora ukazuju na to da je Fobos pokriven slojem sitnozrnog regolita, u debljini od najmanje 100 m; nagađa se da je navedeni sloj nastao udarcem drugih tijela u Fobos, ali nije jasno kako je materijal ostao zadržan na tijelu koje gotovo da nema gravitacije.

Fobos je veoma nepravilan, sa dimenzijama 27 × 22 × 18 km. Zbog njegovog oblika gravitacija na njegovoj površini varira i do 210% razlike; plimne sile koje uzrokuje Mars dupliraju ove razlike (do oko 450%) zbog toga što uzrokuju više od polovine ukupne gravitacije satelita.

Satelit je izrovan kraterima. Najznačajnija površinska struktura jeste krater Stickney, imenovan po supruzi Asapha Halla, Angelini Stickney Hall. Kao i kod kratera Herschel na Mimasu, udarac koji je stvorio Stickney gotovo je prepolovio Fobos. Mnogi kanali i tragovi prekrivaju čudno oblikovanu površinu. Kanali su obično duboki do 30 m, široki 100 do 200 m, te dugi do 20 km. Pretpostavlja se da su nastali kad i krater Stickney. Analiza rezultata letjelice Mars Express, međutim, otkriva da ovi žljebovi nisu radijalni u odnosu na Stickney, već su usmjereni na VODEĆI VRH Fobosa (tačka koja nije daleko od Stickneya). Pretpostavke nekih istraživača ukazuju da su ovi kanali mogli biti stvoreni materijalima izbačenim s Marsove površine udarima meteorita koji su pogađali Fobos. Kanali su tada oblikovani kao lanci kratera koji su isčezavali kako se oblikovao najviši vrh Fobosa. Bili su grupisani u 12 ili više starosnih kategorija, ukazujući na najmanje 12 udara nebeskih tijela na površinu Marsa.

Za jedinstveni meteorit Kaidun smatra se da je bio dio Fobosa, ali je ovo teško potvrditi s obzirom na to da je poznato malo detalja o sastavu mjeseca.

Imenovane geološke strukture

 

 

Geološke strukture na Fobosu imenovane su po astronomima koji su istraživali Fobos, te po imenima ljudi i mjesta iz Swiftovih Guliverovih putovanja. Jedini imenovani greben na Fobosu jeste Kepler Dorsum, imenovan po astronomu Johannes Kepleru. Ispod je nekoliko imenovanih kratera.

 

Fobosova neuobičajena orbita, bliska matičnoj planeti, izaziva neobične efekte. On se okreće oko Marsa ispod sinhronizirane orbite radijusa, što znači da se okreće brže oko Marsa nego što ovaj rotira. Posmatrajući s Marsa, izgledalo bi da izlazi na zapadu, kreće se brzo preko neba (oko 4 h i 15 min, ili manje), te zalazi na istoku, otprilike dva puta svakog Marsovog dana (svakih 11 h i 6 min). Pošto je blizu površine Marsa i nalazi se u ekvatorijalnoj orbiti, ne može se vidjeti na širinama iznad 70.4°. Njegova je orbita toliko niska da njegov ugaoni prečnik, kako to vidi posmatrač s Marsa, vidljivo varira zavisno od njegove pozicije na nebu. Gledan na horizontu, Fobos je širok oko 0.14°, u zenitu je 0.20°, trećina širine punog Mjeseca, gledano sa Zemlje. Poređenja radi, Sunce ima vidljivu veličinu od oko 0.35° na Marsovom nebu. Fobosove faze, pošto se mogu posmatrati s Marsa, traju oko 0.3191 dana (Fobosov sinodički period), samo 13 sekundi duže nego Fobosov siderički (zvjezdani) period.

Gledano s Fobosa, Mars bi se pojavljivao 6.400 puta veći i 2.500 puta svjetliji nego pun Mjesec posmatran sa Zemlje, te bi pokrivao četvrtinu vidljivog neba (nebeske sfere). Mars-Fobosova Lagrangeova tačka je 2.5 km iznad kratera Stickney, što je neobično blizu površini.

 

Solarni tranzit

Posmatrač na Marsovoj površini koji bi posmatrao Fobos mogao bi vidjeti prolazak mjeseca ispred Sunca. Nekoliko ovih prolazaka fotografirao je marsohod Opportunity. Tokom prolaska, sjena Fobosa prelazi površinu Marsa; taj je događaj fotografiralo nekoliko svemirskih letjelica. Fobos nije dovoljno velik da pokrije Sunčev disk te tako ne može izazvati totalno pomračenje.

Nestanak

Stoga što je Fobosov orbitalni period kraći nego Marsov dan, plimno usporavanje smanjuje njegov orbitalni radijus po stopi od oko 20 m po stoljeću. Za oko 11 miliona godina satelit će se srušiti na planetu ili se raspasti u planetarni prsten. Fobosov nepravilni oblik navodi i na sumnju da on nije konzistentan, već da se sastoji od manjih dijelova koji su vezani gravitacijskom silom; smatra se da je u tom slučaju Fobos još uvijek stabilan bez obzira na plimne sile. Međutim, predviđa se da će Fobos preći Rocheovu granicu (predviđenu za ovakav tip objekata) kad mu orbitalni radijus padne za oko 2.000 km, što će ga dovesti na visinu od 7.100 km. Noviji proračuni sugeriraju da će se to dogoditi za oko 7.6 miliona godina. Na toj razdaljini Fobos će se vjerovatno početi raspadati i formirati sistem prstenova, koji će polahko padati prema Marsu.

 

Porijeklo Marsovih mjeseca još je uvijek kontraverzna tema. I Fobos i Deimos imaju mnogo zajedničkog sa karbonatnim asteroidima C-tipa, te s elektromagnetnim spektrom, albedom i gustinom sličnim onima asteroida C-tipa ili D-tipa. Jedna od pretpostavki, koja se poziva na navedenu sličnost, kaže da bi oni mogli biti "zarobljeni" asteroidi iz Glavnog asteriodnog pojasa. Oba mjeseca imaju veoma kružne orbite koje leže gotovo tačno na Marsovoj ekvatorijalnoj ravni i stoga je njihovo "hvatanje" u orbitu pretpostavljalo početno kruženje veoma ekscentričnim orbitama, te podešavanje inklinacije (nagiba) na ekvatorijalnu ravan. Ovo je vjerovatno uspjelo zahvaljujući kombinaciji atmosferskih privlačnih i plimnih sila, mada nije u potpunosti jasno da li ima dovoljno raspoloživog vremena da bi se navedeno dogodilo i Deimosu. "Zarobljavanje" također zahtijeva rasipanje energije. Trenutna Marsova atmosfera previše je rijetka da bi mogla uhvatiti objekt veličine Fobosa atmosferskim kočenjem. Geoffrey Landis je istakao da se moglo dogoditi i zarobljavanje binarnog asteroida, koji se potom razdvojio pod utjecajem plimnih sila.

Fobos bi mogao biti objekt Sunčevog sistema druge generacije nastao akrecijom (skupljanjem) u orbiti nakon formiranja Marsa. Postoje mišljenja da je to vjerovatnije nego ideja da je Fobos nastao iz istog oblaka materije iz kojeg je nastao Mars.

Druga hipoteza kaže da je Mars nekad bio okružen velikim brojem objekata veličine Fobosa i Deimosa, vjerovatno izbačenim u orbitu nakon udarca velikog planetezimala na površinu planete. Velika poroznost Fobosove unutrašnjosti (mjerenja pokazuju 1.88 g/cm³, a pretpostavlja se da šupljine zauzimaju 25 do 35% Fobosove zapremine) ne slaže se s pretpostavkama o njegovom porijeklu.

Infracrvena snimanja Fobosa sugeriraju da je sastavljen od silikatnih minerala, koji su poznati s površine Marsa. Spektri se razlikuju od spektara svih klasa hondritnih meteorita, što još jednom smanjuje mogućnost asteroidnog porijekla ovog satelita. Navedeni nalazi podržavaju teoriju da je Fobos nastao od materijala izbačenih s površine Marsa prilikom udara nekog tijela, što je hipoteza slična "Teoriji velikog udara" (koja govori o nastanku Zemljinog Mjeseca).

 

Fobos je fotografiralo nekoliko svemirskih letjelica, čija je primarna zadaća bila da fotografiraju Mars. Prva od njih bila je Mariner 9 (i to 1971. godine), a uslijedile su: Viking 1 (1977), Mars Global Surveyor (1998. i 2003), Mars Express (2004, 2008 i 2010), te Mars Reconnaissance Orbiter (2007. i 2008). U ljeto 2005. marsohod Spirit, uz višak energije zbog toga što je vjetar oduhao prašinu s njegovih solarnih ploča, snimio je nekoliko fotografija noćnog neba (kratke ekspozicije) s površine Marsa. I Fobos i Deimos jasno su vidljivi na slikama. Jedine misije posvećene isključivo Fobosu bile su sovjetske misije Fobos 1 i Fobos 2, obje lansirane u julu 1988. Prva je izgubljena na putu do Marsa, dok je druga odaslala neuobičajene slike i podatke, te otkazala kratko prije nego što je detaljnije ispitala površinu satelita.

Planirane misije

Ruska svemirska agencija planira povratnu misiju na Fobos pod nazivom "Fobos-Grunt". Kapsula koja će biti vraćena na Zemlju bit će, između ostalog, korištena i za naučni eksperiment "Planetarnog društva" pod nazivom Živi međuplanetarni leteći eksperiment (Living Interplanetary Flight Experiment) ili LIFE. Drugi saradnik na ovoj misiji je Kineska nacionalna svemirska agencija (China National Space Administration), koja šalje istraživački satelit imena Yinghuo-1, koji će biti postavljen u orbitu Marsa s uređajem za brušenje i prosijavanje namijenjenim za "Fobos Lander".

Godine 2007. EADS Astrium (Astrium je podružnica EADS-a) izvijestila je da razvija misiju na Fobos s eksperimentalnom letjelicom. Astrium je uključen i u razvoj projekta Evropske svemirske agencije (ESA) s ciljem misije na Mars i donošenjem uzoraka s planete, kao dio ESA-inog programa Aurora. Upućivanje misije na niskogravitacijski Fobos smatra se dobrom prilikom za testiranje i dokazivanje tehnologije potrebne za navedeni projekt. Misija je predviđena za početak 2016. godine i trebala bi trajati 3 godine. Astrium planira iskoristiti "matični brod", koji bi bio pòkretan ionskim motorom i spustio lender na površinu Fobosa. Lender će izvesti određene testove i eksperimente, skupiti uzorke u kapsulu, te se potom vratiti u matični brod i natrag na Zemlju..

U 2007. godini Kanadska svemirska agencija finansirala je projekt Optecha i Mars instituta s ciljem slanja misije bez ljudske posade na Fobos, poznatije kao PRIME - Phobos Reconnaissance and International Mars Exploration (bos.: Izviđanje Fobosa i međunarodno istraživanje Marsa). Predloženo mjesto za spuštanje je Fobos monolit, svijetli objekt blizu Stickneya koji baca istaknutu sjenu. Astronaut Buzz Aldrin spomenuo je ovaj monolit u svom intervjuu za C-Span 22. jula 2009:

Trebamo ići hrabro gdje ni jedan čovjek još nije kročio. Letjeti do kometa, posjećivati asteroide, posjetiti Marsove mjesece. Tamo se nalazi jedan monolit. Veoma neuobičajena struktura na ovom objektu oblika krompira, koji obilazi Mars svakih 7 sati. Kada ljudi čuju za to, reći će: 'Ko je postavio to tamo? Ko je postavio to tamo?' Svemir ga je postavio. Ako hoćete, Bog ga je postavio..."

Misija PRIME sastojala bi se od orbitera i lendera i svaki od njih nosio bi 4 instrumenta dizajnirana za istraživanje različitih vidova Fobosove geologije.

Godine 2008. Istraživački centar NASA Glenn počeo je raditi na projektu povratne misije s uzorcima na Fobos i Deimos. Misija bi trebala koristiti solarni pogon.

Fobos je predložen i kao prvobitno odredište misije na Mars sa ljudskom posadom. Sa Fobosa bi bilo moguće daljinski upravljati robotima na Marsovoj površini, a ovakvo postupanje zadovoljilo bi zagovornike koncepta "zaštite planete" (u smislu da na taj način ljudi svojim prisustvom ne bi kontaminirali Mars niti bi eventualno donijeli neke oblike života s Marsa na Zemlju). Još jedan od razloga zašto je Fobos predložen za prvi stepenik u ljudskom spuštanju na Mars jeste i to što bi spuštanje na satelit bilo kudikamo lakše i jeftinije nego spuštanje na planetu. Lender za spuštanje na Mars morao bi biti sposoban za ulazak u atmosferu, te povratak u orbitu, bez podrške bilo kakvih pomoćnih postrojenja (što nikada ranije nije izvedeno kod letova s ljudskom posadom), ili bi bilo potrebno izgraditi slična postrojenja na licu mjesta. Lender namijenjen spuštanju na Fobos mogao bi biti sličan onima za spuštanje na Mjesec ili asteroide. Ljudske misije istraživanja Fobosa mogu služiti kao katalizator za ljudske misije istraživanja Marsa i imale bi veliku naučnu vrijednost same za sebe.

Špekulacije o "šupljem Fobosu"

U kasnim 1950-im i 1960-im neobične orbitalne karakteristike Fobosa dovele su do špekulacija da bi on mogao biti šupalj.

Oko 1958. ruski astrofizičar Josif Samuilovič Šklovski, proučavajući nepravilno haotično ubrzanje (tzv. secular acceleration) Fobosovog orbitalnog kretanja, dao je sugestiju da je vanjski omotač Fobosa načinjen od tankog lima, što je dovelo do špekulacija da je Fobos umjetnog porijekla. Šklovski je bazirao svoje analize na procjenama gustine gornje Marsove atmosfere i zaključio da Fobos mora biti veoma lagahan — jedna kalkulacija dala je rezultat Fobosa kao željezne kugle od preko 16 km, debele svega 6 cm. U pismu časopisu Astronautics iz februara 1960. godine Fred Singer, tadašnji savjetnik za nauku predsjednika SAD-a Eisenhowera, spomenuo je ovu teoriju:

Ako se satelit zaista spiralno spušta prema planeti, kao što pokazuju astronomska posmatranja, tada možemo naći malo alternativa hipotezi da je Fobos šupalj i da je Marsovog porijekla. Veliko 'ako' pojavljuje se kod astronomskih posmatranja, s obzirom da ona mogu griješiti. Pošto se zasnivaju na nekoliko nezavisnih mjerenja, poduzimanim decenijama od strane različitih posmatrača s različitim instrumentima, postoji mogućnost sistemskih grešaka.

Nakon toga utvrđene su sistemske greške u mjerenjima, koje je Singer predvidio, i teorija Šklovskog došla je u pitanje, a tačna mjerenja orbite iz 1969. pokazala su da nedosljednost orbite ne postoji (tj. da postoji mogućnost da se objasni sekularno ubrzanje bez prizivanja vanzemaljske tehnologije). Singerova kritika bila je opravdana u skladu s ranijim posmatranjima, međutim, otkriveno je da su ta posmatranja koristila precijenjene vrijednosti od 5 cm/god za stopu gubitka visine, koja je kasnije revidirana na 1.8 cm/god. Sekularno ubrzanje sada se pripisuje gravitacijskim utjecajima, koji nisu bili razmatrani u ranijim studijama. Gustina Fobosa ponovo mjerena svemirskom letjelicom pokazala je rezultat od 1.887 g/cm³. Trenutna opažanja u skladu su s teorijom da je Fobos načinjen od manjih dijelova vezanih gravitacijom. Osim toga, slike dobijene sa sonde Viking 1970. jasno su pokazale prirodni objekt, a ne umjetni.

Međutim, i mapiranja izvršena od strane Mars Expressa i kasnija izračunavanja gustine ukazuju da je Fobos porozno, a ne čvrsto tijelo. Poroznost Fobosa procijenjena je na 30% ± 5%; drukčije rečeno: 1/4 ili 1/3 mjeseca je šuplja. Ove su šupljine uglavnom malog razmjera (od milimetarskih do ~1 m), između pojedinačnih zrna i gromada.