Cette image composite compare la taille des lunes de Mars, vu de la surface de la planète rouge, par rapport à la taille que notre Lune apparaît de la surface de la Terre. Alors que la Lune de la Terre est 100 fois plus grosse que la plus grande lune martienne Phobos, les lunes martiennes orbitent beaucoup plus près de leur planète, les faisant apparaître relativement plus gros dans le ciel. Déimos, à l'extrême gauche, et Phobos, à côté de ça, sont montrés ensemble comme photographiés par le rover martien Curiosity de la NASA le 1er août. 2013. Crédit :NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems/Texas A&M University
Les scientifiques du Southwest Research Institute postulent une naissance violente des minuscules lunes martiennes Phobos et Deimos, mais à une échelle beaucoup plus petite que l'impact géant qui aurait abouti au système Terre-Lune. Leurs travaux montrent qu'un impact entre le proto-Mars et un objet de la taille d'une planète naine a probablement produit les deux lunes, comme détaillé dans un article publié aujourd'hui dans Avancées scientifiques .
L'origine des petites lunes de la planète rouge est débattue depuis des décennies. La question est de savoir si les corps étaient des astéroïdes capturés intacts par la gravité de Mars ou si les minuscules satellites se sont formés à partir d'un disque équatorial de débris, comme cela est le plus cohérent avec leurs orbites presque circulaires et coplanaires. La production d'un disque par impact avec Mars semblait prometteuse, mais les modèles antérieurs de ce processus étaient limités par une faible résolution numérique et des techniques de modélisation trop simplifiées.
"Le nôtre est le premier modèle cohérent à identifier le type d'impact nécessaire pour conduire à la formation des deux petites lunes de Mars, " a déclaré l'auteur principal, le Dr Robin Canup, vice-président associé de la division des sciences et de l'ingénierie spatiales du SwRI. Canup est l'un des principaux scientifiques utilisant des simulations hydrodynamiques à grande échelle pour modéliser des collisions à l'échelle planétaire, y compris le modèle dominant de formation Terre-Lune.
"Un résultat clé du nouveau travail est la taille de l'impacteur ; nous constatons qu'un grand impacteur, de taille similaire aux plus gros astéroïdes Vesta et Ceres, est nécessaire, plutôt qu'un impacteur géant, " a déclaré Canup. " Le modèle prédit également que les deux lunes sont principalement dérivées de matériaux originaires de Mars, leur composition globale devrait donc être similaire à celle de Mars pour la plupart des éléments. Cependant, l'échauffement des éjectas et la faible vitesse d'échappement de Mars suggèrent que la vapeur d'eau aurait été perdue, ce qui implique que les lunes seront sèches si elles se forment par impact."
Le nouveau modèle de Mars invoque un impacteur beaucoup plus petit que celui envisagé précédemment. Notre Lune s'est peut-être formée lorsqu'un objet de la taille de Mars s'est écrasé sur la Terre naissante il y a 4,5 milliards d'années, et les débris résultants ont fusionné dans le système Terre-Lune. Le diamètre de la Terre est d'environ 8, 000 milles, alors que le diamètre de Mars est d'un peu plus de 4, 200 milles. La Lune a un peu plus de 2 ans, 100 milles de diamètre, environ un quart de la taille de la Terre.
Alors qu'ils se sont formés dans le même laps de temps, Deimos et Phobos sont très petits, avec des diamètres de seulement 7,5 milles et 14 milles respectivement, et orbite très près de Mars. L'impacteur de formation Phobos-Deimos proposé serait entre la taille de l'astéroïde Vesta, qui a un diamètre de 326 milles, et la planète naine Cérès, qui fait 587 milles de large.
"Nous avons utilisé des modèles de pointe pour montrer qu'un impacteur de la taille de Vesta à Ceres peut produire un disque compatible avec la formation des petites lunes de Mars, " a déclaré le deuxième auteur de l'article, Dr Julien Saumon, un chercheur scientifique du SwRI. "Les parties extérieures du disque s'accumulent en Phobos et Deimos, tandis que les parties internes du disque s'accumulent en de plus grandes lunes qui finissent par spiraler vers l'intérieur et sont assimilées à Mars. Les impacts plus importants préconisés dans les travaux antérieurs produisent des disques massifs et des lunes intérieures plus massives qui empêchent la survie de minuscules lunes comme Phobos et Deimos. »
Simulation d'un impact sur Mars pouvant produire ses petites lunes, Phobos et Déimos. Crédit :Robin Canup, Institut de recherche du Sud-Ouest
Ces découvertes sont importantes pour la mission Mars Moons eXploration (MMX) de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA), dont le lancement est prévu en 2024 et comprendra un instrument fourni par la NASA. Le vaisseau spatial MMX visitera les deux lunes martiennes, atterrir à la surface de Phobos et prélever un échantillon de surface qui sera renvoyé sur Terre en 2029.
"Un objectif principal de la mission MMX est de déterminer l'origine des lunes de Mars, et avoir un modèle qui prédit ce que seraient les compositions des lunes si elles se formaient par impact fournit une contrainte clé pour atteindre cet objectif, ", a déclaré Canup.
L'"Origine de Phobos et Deimos par l'impact d'un corps de la taille de Vesta à Ceres avec Mars, " est publié dans le 18 avril, 2018, problème de Avancées scientifiques .
