Wie die Marsmonde entstanden sind

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Bildquelle: Robin Canup, Southwest Research Institute

Die beiden kleinen Marsmonde Phobos und Deimos sind vermutlich vor vier Milliarden Jahren durch den Einschlag eines großen Asteroiden entstanden – der jedoch bei weitem nicht so groß gewesen sein muss, wie bislang angenommen. Das zeigen neuartige Computersimulationen eines Forscher-Duos aus den USA. Bei der kosmischen Katastrophe haben sich vermutlich auch größere Trabanten gebildet, die jedoch relativ schnell wieder auf den roten Planeten gestürzt seien, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science Advances“.

„Wir konnten erstmals ein selbstkonsistentes Modell entwickeln, mit dem wir identifiziert haben, welche Art von Einschlag für die Entstehung der zwei kleinen Monde nötig ist“, erläutert Robert Canup vom Southwest Research Institute in Boulder. Bislang ist umstritten, ob es sich bei Phobos und Deimos, die jeweils nur 27 bzw. 15 Kilometer groß sind, um eingefangene Asteroiden handelt, oder ob sie wie der irdische Mond infolge der Kollision ihres Planeten mit einem anderen Himmelskörper entstanden sind.

Für die Kollisions-Hypothese spricht, dass beide Monde sich auf nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen in ein und derselben Ebene bewegen. Bei einem solchen Einschlag bildet sich eine Trümmerscheibe um den Planeten, aus dem sich dann ein oder mehrere Trabanten formen können. Frühere Modelle ließen vermuten, dass zur Entstehung einer ausreichenden Trümmerscheibe der Einschlag eines Himmelskörpers mit mehreren Hundertsteln der Marsmasse nötig ist – also fast der Masse unseres Mondes. Dann wäre es jedoch viel wahrscheinlicher, dass große Trabanten aus der Scheibe entstehen als kleine.

Canup und sein Kollege Julien Salmon haben den Spieß nun einfach umgedreht: Sie analysierten zunächst, wie eine Trümmerscheibe genau aussehen muss, damit aus ihr zwei kleine Monde wie Phobos und Deimos entstehen können. Erst danach begannen sie, Einschläge zu simulieren – und zwar gezielt so, dass sich eine entsprechende Scheibe aus Auswurfmaterial um den roten Planet bildet. Das Ergebnis der beiden Forscher: Es reicht der Einschlag eines Himmelskörpers mit etwa einem Tausendstel der Mars-Masse. Das liegt zwischen der Masse des Zwergplaneten Ceres und des Asteroiden Vesta.

Phobos und Deimos entstehen in diesem Szenario im äußeren Bereich der Scheibe. Zwar bilden sich weiter innen ein oder mehrere weitere, zum Teil auch größere Trabanten, doch diese stürzen durch Gezeitenkräfte relativ schnell wieder auf den Planeten hinab. Das Modell von Canup und Salmon sagt voraus, dass die beiden Monde hauptsächlich aus Materie bestehen, die vom ursprünglichen Mars stammen, also nicht von dem einschlagenden Himmelskörper. Das, so die Hoffnung der Forscher, kann schon in wenigen Jahren überprüft werden: Für das Jahr 2024 plant die japanischen Raumfahrtbehörde den Start einer Mission, die Gesteinsproben von Phobos sammeln und 2029 zur Erde zurückbringen soll.

Quelle: dx.doi.org/10.1126/sciadv.aar6887

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