Marsmonde Phobos und Deimos

Ich denke es lohnt sich, ein eigenes Thema für Phobos aufzumachen, da wir in nächster Zeit immer mehr Erkenntnisse über den größeren der beiden Marsmonde zu erwarten haben.

Phobos umkreist den Mars in einer recht niedrigen Umlaufbahn von etwas mehr als 9000 km in nur 7,5 Stunden einmal. Somit geht er auf dem Mars pro Marstag mehrmals auf und unter. Phobos' Eigenrotation ist wie die des irdischen Monds gravitativ an den Planeten gebunden. Vom Mars aus sieht man also immer nur die selbe Seite, wie wir es auch von unserem Mond kennen.

Sehr kontrovers ist die Herkunft des Mondes. Eine Hypothese basiert auf der großen Ähnlichkeit der beiden Marsmonde mit bestimmten Asteroiden und geht daher davon aus, das Phobos von Mars im Vorbeiflug eingefangen wurde. Andere Meinungen bestehen entweder auf die Entstehung von Phobos im Marsorbit aus einer Akkretionsscheibe oder, wie beim irdischen Mond z.Z. die favorisierte Theorie, auf die Entstehung durch einen großen Einschlag.

Neueste Erkenntnisse basierend auf Beobachtungen mit Mars Express deuten darauf hin, dass der unförmige Phobos kein solides Objekt ist, sondern eher ein "Geröllhaufen". Dichtemessungen ergaben einen sehr geringen Wert von 1,7 g/cm³. Ein Wert, der eher dem von Asteroiden entspricht, von denen viele wohl auch eher "Geröllhaufen" sind, als feste Körper. Ob es sich aber nun um einen Haufen aus Marsgestein handelt, oder um zugewandertes Gestein, bleibt weiter unklar.
http://www.esa.int/esaCP/SEMB82TG7MF_index_0.html


ESA/ DLR/ FU Berlin (G. Neukum)

Genauer zu Phobos

Mars Express hat da den Marsmond lückenlos kartographiert:

http://www.dlr.de/mars-express/desktopdefault.aspx/tabid-207/422_read-13776/

15 m per Pixel Auflösung, nicht schlecht...

Jetzt können mal zur Abwechslung die Russen ihre neue Marsonde zum Phobos schicken. Vielleicht haben sie endlich nach allen anderen Fehlsonden zum Mars (95%gescheitert !) auch mal Glück

  

Da die Dichte so gering ist, ist die erste Vermutung natürlich, dass Phobos (und Deimos?) nicht vom Mars stammen und nicht mit ihm zusammen entstanden sind.

Wie wäre es aber mit folgender Hypothese:
Auf dem Mars scheint es nach neuen Erkenntnissen einen sehr großen Einschlag (s. hier und ff) gegeben zu haben. Dabei wurden auch größere Bestandteile seiner Masse in einen Orbit geschleudert. Auf der Erde scheint so etwas zu unserem Mond geführt zu haben. Beim Mars hat sich evtl. nur wenig und feines Auswurfmaterial aggregieren können und hat die Monde Phobos und Deimos gebildet. Durch ihre geringe Masse konnten die beiden Objekte ihre feines Ausgangsmaterial nicht 'ausreichend verdichten' und besitzen deswegen heute eine so geringe Dichte.
Eine Annahme müsste hier sein, dass das Auswurfmaterial sehr fein war, also nicht selbst schon aus dichten Brocken Marsgestein bestanden hätte.

Ich selbst halte den Einfang der beiden für wahrscheinlicher und plausibler. Aber das hier wäre evtl. auch eine Möglichkeit.

Wann werden Isotopen-Messungen auf Mars und seinen Monden möglich sein?

Zu einem der Monde ist ja eine Mission geplant, die mit einer Probe zurückkehren soll. Wäre praktisch, wenn man gleich zu jedem dieser Orte einen Proben-Sammler schicken könnte und dessen Probe an ein 4. Raumschiff übergeben könnte, daß lediglich sicher mit den Proben zurückkehren muß.  Nur so eine Idee

Hier ist noch ein schönes Farbfoto von Phobos, aufgenommen vom Mars Reconnaicance Orbiter der NASA. Auf der rechten Bildseite sieht man sehr schön den Krater Stickney (Durchmesser ~ 10 km).

Da Phobos für eine Marsumrundung weniger als einen Marstag benötigt, sinkt Phobos Orbit stetig mit derzeit ca. 20 m pro Jahrhundert, während sich Phobos Eigentrotation noch erhöht. Auf Grund dieses Gezeiteneffekts wird Phobos in einigen zig Millionen Jahren entweder auf den Mars stürzen, oder aber vorher zerbrechen und einen Ring um Mars bilden.

NASA

edit: Korrektur eingefügt.

Hallo Timo,

also wie stark sinkt er nun? Im englischen Wiki steht 20m pro Jahrhundert, im deutschen 1,8m pro Jahrhundert. Du sagst 20m pro Jahr.

Meter/Jahrhundert ist auf jeden Fall die richtige Größenordnung! Gucke mich nochmal um, ob ich etwas genaueres dazu finde.

Danke für den Hinweis!  

edit:

Das einzig halbwegs brauchbare, was ich auf die schnelle Gefunden habe ist diese Untersuchung hier mit dem Titel "Theoretical Formulation of the Phobos, moon of
Mars, rate of altitudinal loss": http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0805/0805.1454.pdf

Die Autoren dort gehen von 18,29 cm/a, also ca. 18 m pro Jahrhundert, aus, bzw. bestimmen diese Sinkrate auf theoretischem Wege selbst. In ihrem Fazit gestehen die Autoren ein, dass direkte Messungen notwendig wären, um ihre Berechnungen zu bestätigen oder zu widerlegen.

Das Muster sieht eher wie eine Verwerfung auf der Erde aus als ein künstlich angelegtes Muster. Wie die verschiedenen Bodenschichten eines Felses in den Alpen.

Auf dem zentralen Gesteinsstück hat sich wie auf anderen Planetoiden interplanetarer Staub abgesetzt.
Deshalb diese Struktur. Ich bin zwar kein Kenner der Szene, aber für sieht es eher danach aus, als künstliche Gräben etc.!!

Ich habe gerade etwas mein lokales Bilderarchiv durchgekramt und ein paar Bilder von Monden im Sonnensystem, die zu den aktuellen von Phobos passen, zusammengestellt: (Bitte fragt nicht nach den Quellen, die habe ich mir nicht gespeichert. Ist aber vermutlich alles von Pioneer und Voyager.)


[Erd-Mond] - Wir haben hier an dem oberen großen Krater sternförmig verlaufende Linie, die direkt mit dem Einschlag auf dem Mond in Verbindung stehen sollten. Diese Linien sind zwar nicht wirklich parallel, aber vermutlich sind es einige von ihnen doch annähernd.


[Saturn-Mond] - Enceladus zeigt auf diesem Bild auch viele sehr gerade Linien und Linienverläufe in gleiche Richtungen. Parallelität findet man eher selten aber wäre auch hier bei besserer Auflösung denkbar.


[Uranus-Mond] - Die Linien auf Miranda erinnern sehr stark an die auf Phobos. Parallelität ist hier auch gegeben. Und: Es sieht hier wegen der Kuhle, in der sich die Linien zu befinden scheinen, wirklich so aus, als sei hier etwas entlanggeschabt.


[Saturn-Mond] Hier ist (IMHO) das angesprochene NASA-Bild von Mimas mit dem sehr zentralen Krater. Meine erste Assoziation war aber eher der Todesstern aus dem Star Wars-Universum, der gerade seine Bahnen um Saturn kreist. ;-)

Das Muster sieht eher wie eine Verwerfung auf der Erde aus als ein künstlich angelegtes Muster. Wie die verschiedenen Bodenschichten eines Felses in den Alpen.

Interessant ist die Parallelität der Linien. Wie könnten die entstanden sein..?

Am 23. Juli 2008 überflog die ESA-Raumsonde Mars Express während Orbit 5851 in etwa 93 Kilometern Höhe Phobos und fotografierte den Marsmond aus der bisher kürzesten Distanz.

das Bild zeigt die HRSC Stereo Kanal 1 Aufnahme (S1) von Phobos mit einer Auflösung von 3,7 Metern pro Pixel. Der vergrößerte Ausschnitt des Bildes zeigt die mögliche Landestelle der russischen "Phobos Grunt" Mission.


Bild: ESA/DLR/FU Berlin

Mehr darüber hier:http://www.dlr.de/DesktopDefault.aspx/tabid-1/86_read-13161/

Hansjürgen

Stickney-Krater auf Phobos

Auf dem kleinen Mond gibt es eine Reihe von Oberflächenformationen, die mit dem Stickney-Krater korreliert zu sein scheinen. So gibt es lange Rillen/Gräben und wie an einer Perlenschnur aufgereihte Kraterketten, die fast strahlenförmig von Stickney ausgehen.
Zu deren Entstehung gibt es zwei konkurrierende Theorien:

• Der Einschlag, der Stickney erzeugt hat, hat Material so ausgeworfen und rückfallen lassen, dass diese sekundären Spuren erzeugt wurden.
• Die Spuren haben nichts direkt mit Stickney zu tun. Vielmehr gab es ein Ereignis auf dem Mars, welches große Mengen an Material in den Orbit geschleudert hat. Der Zusammstoß von Phobos mit diesen Trümmern hat sowohl Stickney als auch die anderen Spruren erzeugt.

Ich selbst favorisiere die zweite Theorie. Bei Theorie 1 würde ich erwarten, dass das ausgeworfene Material des schweren Einschlags nicht, oder kaum, auf Phobos zurück fällt, so dass auch nur wenige Spuren erzeugt werden sollen. Theorie 2 erklärt sowohl die Entstehung "aller" Einschlagsspuren an sich, also auch deren geometrische Korrelation.

Habt ihr dazu weitere Gedanken?

Hallo Daniel,

habe deinen Beitrag mal hier reingepackt, da wir weiter oben schon über den Stickney-Krater und die Spuren diskutiert haben.

Wenn man sich das Foto hier anschaut, erscheint auch die erste Theorie nicht gänzlich unplausibel, zumindest was die parallelen Spuren angeht. Die Kraterketten sehen dagegen nicht so aus, als würden sie strahlenförmig von Stickney ausgehen.

Gibt es denn nicht auch die Möglichkeit, dass es sich einfach um mehrere, voneinander unabhängige Ereignisse handelt? So könnte doch Stickney durch einen Einschlag verursacht worden sein, der nichts mit dem Mars zu tun hat und dessen Auswurf die parallelen Rillen produziert hat und die Kraterketten könnten zu einem anderen Zeitpunkt durch vom Mars weggesprengtes Material entstanden sein, oder sogar noch aus der Frühphase Phobos' stammen, als dieser sich noch im Asteroidengürtel befand.

@Karl: In diesem Beitrag hast du eine Reihe von Bildern von verschiedenen Monden eingestellt. Diese sind nun (wahrscheinlich nach der Umstellung auf SMF) verschwunden. Hast du die Bilder noch irgendwo?

Hallo,

(wusste ich doch, dass ich an dem Thema schon mal mitdiskutiert hatte )

die Kraterketten scheinen nicht direkt (auf kürzestem Weg ) von Stickney zu kommen. Rillen und Kraterketten scheinen aber auf jeden Fall "aus der Gegend" von Stickney zu entspringen. Gleichzetig gibt es von beiden eine hohe Anzahl. Daraus schließe ich, dass da viel Material unterwegs war, das sie erzeugt hat. Zwei getrennte große (Einschlags?-)Ereignisse, die zu geometrisch gleich ausgerichteten Formationen geführt haben sollen, halte ich für unwahrscheinlich. Für plausibel halte ich hingegen, dass Phobos durch eine Trümmerwolke geflogen ist, die sowohl Stickney also auch die Rillen und Kraterketten erzeugt haben kann.

Wenn die Formationen nur durch Auswurfmaterial aus Stickney entstanden sein sollen, tue ich mich schwer das vorzustellen. Das meiste Auswurfmaterial wird Fluchtgeschwindigkeit von Phobos' Gravitation erreicht haben und nicht (oder nicht direkt) auf ihn zurück gefallen sein. Das, was zurückgefallen ist, wird ein "wenig" Zeit dafür gebraucht haben. In der Zeit müsste Phobos rotiert haben, so dass sich vielfältige Formationen auf der Oberfläche gebildet haben sollten, und nicht so klar auf Stickney ausgerichtet sein sollten. Ein kurzzeitiges Ereignis (Durchflug einer Trümmerwolke?) hingegen könnte diese Parallelität erzeugen.

Allgemein tue ich mich aber schwer mit den Rillen. Wie sollen die an sich entstanden sein? Soll da etwas auf der Oberfläche entlang gerollt sein?

Hm, das mit der Fluchtgeschwindigkeit ist natürlich ein Argument, das ich nicht bedacht hatte. Wenn für von einer Trümmerwolke ausgehen, durch die Phobos geflogen ist - haben wir dann nicht ein Problem zu erklären, warum die Rillen auf allen Seiten des Objekts anzutreffen sind? Ich kann mir nicht vorstellen, wie Phobos rotierend durch eine solche Wolke, egal ob sie nun vom Mars oder sonstwoher stammt, geflogen ist, sodass diese parallelen Muster dabei herauskommen. Müssten wir es nicht mit einer bevorzugten Einschlagsseite zu tun haben?

Und noch etwas: Der Einschlagsvektor des Objektes, welches Stickney verursachte war doch, schaut man sich den Krater an, ein gänzlich anderer, als bei den restlichen kleinen aufgereihten Kratern auf den breiten Seiten, oder?

Wenn die Formationen nur durch Auswurfmaterial aus Stickney entstanden sein sollen, tue ich mich schwer das vorzustellen. [...] Das, was zurückgefallen ist, wird ein "wenig" Zeit dafür gebraucht haben. In der Zeit müsste Phobos rotiert haben, so dass sich vielfältige Formationen auf der Oberfläche gebildet haben sollten, und nicht so klar auf Stickney ausgerichtet sein sollten. Ein kurzzeitiges Ereignis (Durchflug einer Trümmerwolke?) hingegen könnte diese Parallelität erzeugen.

Nochmal dazu: Könnte es nicht sein, dass die ausgeworfenen Trümmer(wolken) mit Phobos mitrotierten und dadurch bei ihrer "Landung" immer noch auf Stickney ausgerichtet waren. (Habe grad nicht im Kopf um welche Achse(n) Phobis eigentlich rotiert).

Zu den Rillen: Ich glaube nicht, dass da etwas langgerollt ist.  Vielmehr sollte es sich doch auch um eine Reihe von kleinen Kratern handeln, die so dicht hintereinander eingeschlagen sind, dass es nun so aussieht, als wäre es eine durchgehende Rille.

Nochmal dazu: Könnte es nicht sein, dass die ausgeworfenen Trümmer(wolken) mit Phobos mitrotierten und dadurch bei ihrer "Landung" immer noch auf Stickney ausgerichtet waren. (Habe grad nicht im Kopf um welche Achse(n) Phobis eigentlich rotiert).

Die Rotationsachse sollte die Achse mit dem größten Trägheitsmoment sein, aber welche das bei Phobos gerade ist ... ? 

Eine mit rotierende Trümmerwolke würde aber wieder eine gravitative Bindung an Phobos voraus setzen, oder? Da hätte Mars noch ein wenig mitzureden.

Hallo,

Phobos und dessen Stickney-Krater weisen doch eigentlich viele Parallelen zu dem Asteroiden (2867) Steins und seinem 1,5-Kilometer-Krater auf. Vielleicht liefert dann ja diese Seite eine Erklärung :  http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2008/09/rosetta-macht-coole-bilder-vom-asteroid-steins.php 

Falls Phobos kein kompakter Körper, sondern "lediglich" ein loser Trümmerhaufen wäre, dann würden sich damit doch die Kraterketten erklären lassen. Und die Rillen könnten dann möglicherweise, wie Kreuzberga geschrieben hat, eine Aneinanderreihung sehr kleiner Krater sein, welche infolge einer optische Täuschung als zusammenhängende Formationen erscheinen.

Schöne Grüße aus Hamburg - Mirko

Guten Morgen,

die Idee, dass Phobos eine "lose" Zusammenballung ähnlich Steins ist, ist interssant. Damit könnten dann "regelmäßig" Bruchstücke losgerissen werden, zerbrechen und diese Linien erzeugen. Ich sehe dann aber ein Problem mit der Festigkeit von Phobos an sich. In dem verlinkten Blog wird ja erwähnt, dass solche "rubble piles" durch die Nähe eines schweren Objekt zerrissen werden können und Bruchstücke erzeugen. Wenn der Mars nicht ein schwerer Nachbar für Phobos ist ... . Ich würde erwarten, dass Mars einen "lockeren" Phobos zerrissen hätte.

Auffällig ist auch, dass Deimos nichts derartiges aufweist. Wenn beide den selben Ursprung und gleiche Eigenschaften aufweisen, muss bei Phobos etwas Besonderes passiert sein.

Noch ein Gedanke:

wenn zerbrochene Bruchstücke des Phobos ("rubble pile"-Theorie) die Kraterketten erzeugt haben können, dann doch auch eine "externe" Trümmerwolke an sich, durch die sich Phobos über längere Zeit rotierend hindurch bewegt hat.

Ist die Ausrichtung der Linien und Kraterketten denn mit der Rotation des Mondes korreliert?

Je länger ich darauf rum denke ... und von euch kommen ja (noch) keine Widerworte oder weitere Aspekte ... hier noch ein Gedanke:

Phobos dürfte aus meiner Sicht kein loser "rubble pile" sein. Durch seine eigene unsymmetrische Form zusammen mit seiner Rotation und der direkten Nähe zu Mars dürfte Mars erhebliche Gezeitenkräfte auf ihn wirken lassen. Wäre Phobos nur eine wenig feste Agglomeration, hätte Mars ihn bereits zerreißen müssen. Evtl. sollte es dann auch Überreste im Marsorbit geben.

Zur rubble pile-Hypothese: Würde auch denken, dass die Nähe zum Mars das ausschließt.

Ist die Ausrichtung der Linien und Kraterketten denn mit der Rotation des Mondes korreliert?

Diese Information wäre zwar interessant. Sie würde uns aber nicht besonders viel weiter bringen, da sich die Rotation Phobos' doch seit den betrachteten Einschlägen durch weitere Einschläge oder Kollisionen und /oder durch Gezeitenwirkungen erheblich verändert haben könnte.

Nochmal kurz zur Geröllhaufen-Annahme: Im ersten Post in diesem Thread hatte ich geschrieben:

Neueste Erkenntnisse basierend auf Beobachtungen mit Mars Express deuten darauf hin, dass der unförmige Phobos kein solides Objekt ist, sondern eher ein "Geröllhaufen". Dichtemessungen ergaben einen sehr geringen Wert von 1,7 g/cm³. Ein Wert, der eher dem von Asteroiden entspricht, von denen viele wohl auch eher "Geröllhaufen" sind, als feste Körper. Ob es sich aber nun um einen Haufen aus Marsgestein handelt, oder um zugewandertes Gestein, bleibt weiter unklar.

Noch eine kleine Ergänzung dazu:
Wenn wir uns die Formel für die Roche-Grenze bei starren Körpern und bei flüssigen Körpern anschauen, scheint es egal zu sein, ob es sich nun um ein Rubble Pile handelt oder nicht.  Relevant ist nur das Verhältnis der Dichte des Mondes zur Dichte des Planeten.

Im Fall von Phobos haben wir es natürlich weder mit einem flüssigen noch mit einem starren Körper zu tun, sondern mit irgendetwas dazwischen. Trotzdem scheint die Eigengravitation Phobos' auszureichen um ihn trotz der Nähe zum Mars zusammenzuhalten, auch im Falle des Geröllhaufens.

Hallo Timo,

da sich die Rotation Phobos' doch seit den betrachteten Einschlägen durch weitere Einschläge oder Kollisionen und /oder durch Gezeitenwirkungen erheblich verändert haben könnte

ich sage mal : jein.

Natürlich wird sich die Rotation durch äußere Einflüsse geändert haben, in Bezug auf ein Koordinatensystem im Mars. Aber wenn Geometrie und Massenverteilung von Phobos weitestgehend  konstant geblieben sind, dann wird er meistens um die Achse mit dem höchsten Trägheitsmoment rotieren und rotiert haben. Das es heißt also, dass in einem lokalen mitrotierenden Koordinatensystem (im/auf dem Körper) schon eine ausgezeichnete Rotationsachse gibt, auf die er auch nach Störungen wieder zurück findet.

Aber wenn Geometrie und Massenverteilung von Phobos weitestgehend  konstant geblieben sind...

Aber können wir denn davon ausgehen?

Der Einfachheit halber sollten wir aber vielleicht davon ausgehen.

Nochmal kurz zurück zur Roche-Grenze. Wenn wir mal als Extremfall annehmen, Phobos wäre flüssig und würde sich den wirkenden Gezeitenkräften dadurch keine Starrheit entgegensetzen zu haben, würde er sich unterhalb seiner Roche-Grenze befinden. Nimmt man an Phobos wäre starr, würde er sich noch ein gutes Stück von seiner Roche-Grenze entfernt befinden.

Rechnerisch komme ich allerdings mit dieser Formel für den flüssigen Zustand:
d=2,423*R*(p_M/p_m)^1/3
 
auf einen viel zu hohen Wert: 21718 km. Laut Wiki stimmt das nicht. Siehe hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Roche-Grenze#Roche-Grenzen_ausgew.C3.A4hlter_Beispiele

Als Werte habe ich angenommen: R=6775000 m, p_M=3933 kg/m³, p_m=1700 km/m³

Wo liegt mein Fehler?

edit: Aha, ich habe den Marsdurchmesser genommen und nicht den Radius. R muss also 3387000 Meter sein. Damit würde die Roche-Grenze für einen flüssigen Phobos bei rund 10850 km liegen und Phobos würde in seinem jetzigen Orbit mit einer großen Halbachse von 9278 km auseinander gerissen werden. Gut, dass er nicht flüssig ist. 

Trotzdem können wir davon ausgehen, dass er als Rubble Pile immer noch ein gutes Stück jenseits seiner Roche-Grenze liegt, auch wenn er den Gezeitenkräften nicht ganz soviel entgegenzusetzen hat, wie als starrer Körper.

Die Rubble Pile-Annahme ist also entgegen unserer ersten Einschätzung plausibel.

Da wir keinen eigenen Thread zum zweiten Marsmond Deimos haben, ändere ich mal den Threadtitel: Ich denke, dieser Thread hält es aus, wenn wir hier über beide Monde diskutieren.

Insbesondere da beide möglichweise ursprünglich aus dem Asteroidengürtel stammen, können sie meiner Einschätzung nach zusammen diskutiert werden. Auf der anderen Seite können wir dann hier auch besser über die Unterschiede zwischen beiden diskutieren.