L'origine de Phobos et Deimos, les deux lunes martiennes, reste un mystère pour les astronomes. Ces deux corps représentent une fraction de la taille et de la masse de la Lune, mesurant seulement 22,7 km (14 mi) et 12,6 km (7,83 mi) de diamètre. Les deux ont une période orbitale rapide, ne prenant que 7 heures, 39 minutes et 12 secondes (Phobos) et 30 heures, 18 minutes et 43 secondes (Deimos) pour effectuer une orbite autour de Mars. Les deux sont également de forme irrégulière, ce qui conduit beaucoup à supposer qu'ils étaient autrefois des astéroïdes qui ont été expulsés de la ceinture principale et ont été capturés par la gravité de Mars.

Il y a aussi la théorie selon laquelle Phobos et Deimos étaient autrefois une seule lune frappée par un objet massif, provoquant sa séparation (alias "l'hypothèse de séparation"). Dans un article récent, une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Institut des sciences spatiales et astronautiques (ISAS) a revisité cette hypothèse. Ils ont déterminé qu'une seule lune sur une orbite synchrone n'aurait pas produit deux satellites comme nous le voyons aujourd'hui. Au lieu de cela, affirment-ils, les deux lunes seraient entrées en collision avant longtemps, produisant un anneau de débris qui aurait créé un système lunaire entièrement nouveau.

L'article qui décrit leurs découvertes est récemment paru en ligne et sera publié dans The Planetary Science Journal . La recherche a été dirigée par le Dr Ryuki Hyodo, chercheur au Département des sciences du système solaire de l'ISAS, qui fait partie de l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA). Il a été rejoint par des chercheurs de l'Earth-Life Science Institute de l'Institut de technologie de Tokyo, du Paris Globe Institute of Physics de l'Université de Paris et du Orbital Dynamics and Planetary Group de l'Université d'État de Sao Paulo.

Comme indiqué, le sujet de l'origine des lunes de Mars est devenu un sujet brûlant pour les astronomes ces dernières années. Historiquement, les astronomes se sont penchés vers l'hypothèse de capture, qui stipule que Phobos et Deimos étaient autrefois des astéroïdes de type D. Ce sont des astéroïdes composés de silicates riches en matières organiques, de carbone et de silicates qui ne contiennent pas d'eau (anhydre) et qui peuvent contenir de la glace d'eau à l'intérieur. Cette hypothèse est largement motivée par des observations qui ont révélé des similitudes dans les spectres entre les astéroïdes de type D et ces lunes.

Alternativement, l'hypothèse de l'impact géant indique qu'un impacteur a frappé Mars, créant un anneau de débris autour de la planète qui s'est accumulé pour former deux objets en tas de gravats. Ceci est similaire à la théorie la plus largement acceptée sur la formation du système Terre-Lune il y a des milliards d'années en raison d'un impact avec un objet de la taille de Mars nommé Theia (également appelée hypothèse d'impact géant). Plus récemment, il a été proposé que Phobos et Deimos ne soient peut-être pas des objets primordiaux résultant d'une capture ou d'un impact, mais qu'ils soient les restes d'une lune primordiale qui s'est brisée.

Cette théorie a été surnommée "l'hypothèse du recyclage de la lune annulaire", qui a été avancée dans un article de 2021 par Amirhossein Bagheri et al. Selon cette hypothèse, cette lune progénitrice a été déchirée il y a 1 à 2,8 milliards d'années, soit par les forces de marée, soit par un impact. Les débris résultants auraient formé un anneau autour de Mars qui a finalement été recyclé pour former Phobos et Deimos. Comme les astronomes l'ont noté, ce modèle présente certains problèmes, notamment le fait que Mars aurait toujours un système d'anneaux. Comme le Dr Hyodo l'a expliqué à Universe Today par e-mail, lui et son équipe ont noté qu'il y avait d'autres problèmes :

"En étudiant l'évolution des marées des lunes dans le temps, Bagheri et al. (2021) ont trouvé une solution selon laquelle Phobos et Deimos pourraient autrefois avoir des orbites qui se croiseraient. C'est leur preuve :dire que Phobos et Deimos étaient autrefois un seul lune qui a été divisée pour former Phobos et Deimos. Notez que si vous modifiez les paramètres qui contrôlent l'évolution des marées, les orbites de Phobos et Deimos dans le passé ne se croisent pas. L'idée de Bagheri et al. est basée sur leurs paramètres qui ont entraîné des croisements orbitaux dans le passé."

Pour tester cette hypothèse, le Dr Hyodo et ses collègues ont commencé par supposer que Phobos et Deimos étaient autrefois un seul corps. Ils ont ensuite effectué des simulations numériques combinant des modèles géophysiques et d'évolution des marées d'un système Mars-satellite. À partir de là, a déclaré le Dr Hyodo, ils ont déterminé qu'il était hautement improbable que Phobos et Deimos proviennent d'un seul objet :

"Nous avons ensuite calculé les évolutions orbitales successives des lunes dans l'approche directe à 3 corps (Mars-Phobos-Deimos), qui peut calculer avec précision les rencontres rapprochées, les interactions gravitationnelles et les collisions entre les lunes. Nous avons constaté que les deux lunes seraient très probablement ( plus de> 90 % par hasard) entrent en collision dans un délai très court après la scission (<10 ⁴ années). Cet impact est très destructeur (c'est-à-dire un impact à grande vitesse), et donc les deux lunes (Phobos et Deimos) sont détruites de manière catastrophique."

En bref, si Phobos et Deimos étaient séparés d'une seule lune progénitrice (il y a 1 à 2,7 milliards d'années), ils seraient entrés en collision en 100 000 ans. Cela aurait laissé Mars avec un autre anneau de débris qui serait toujours là aujourd'hui, plutôt que ses deux satellites de forme irrégulière dont la composition ressemble à celle d'un astéroïde. Ces découvertes ont ravivé le débat sur l'origine des lunes de Mars et suggèrent également qu'il pourrait ne pas être résolu tant que des missions de retour d'échantillons ne seront pas envoyées pour explorer les satellites martiens.

Plusieurs concepts de mission sont actuellement sur la table. En 2008, le Glenn Research Center de la NASA a commencé à étudier une éventuelle mission de retour d'échantillons connue sous le nom de concept Hall. Ce concept de classe New Frontiers effectuerait un retour d'échantillon de Phobos et Deimos. En janvier 2013, des scientifiques de l'Université de Standford, du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et du Jet Propulsion Laboratory de la NASA ont commencé à collaborer sur une nouvelle mission Phobos Surveyor. La mission est actuellement en phase de test avec une fenêtre de lancement potentielle de 2023 et 2033.

En mars 2014, la NASA a proposé une mission de classe Discovery appelée Phobos And Deimos &Mars Environment (PADME), qui placerait un orbiteur en orbite martienne d'ici 2021 pour étudier Phobos et Deimos. Un concept patrimonial appelé OSIRIS-REx 2 est à l'étude qui utiliserait des éléments de la première mission OSIRIS-REx (une mission de retour d'échantillons vers l'astéroïde Bennu) et mènerait une mission de retour d'échantillons depuis Phobos et Deimos. Au-delà de la NASA, d'autres agences spatiales espèrent également envoyer des engins spatiaux robotisés pour explorer les satellites martiens.

En 2015, la Japanese Aerospace Exploration (JAXA) a dévoilé son concept pour une mission de retour d'échantillons à Phobos connue sous le nom de Martian Moons Exploration (MMX). Cette mission effectuerait un survol de Deimos avant d'atterrir plusieurs fois sur Phobos pour obtenir des échantillons, similaires à ce que la mission Hayabusa2 a fait sur l'astéroïde Ryugu. Cette mission est de portée internationale, avec la contribution de la NASA et de l'ESA, et son lancement est actuellement prévu en 2024 et le retour d'échantillons sur Terre cinq ans plus tard.

La Russie prévoit de répéter sa précédente tentative d'envoyer une mission de retour d'échantillons à Phobos nommée Fobos-Grunt (russe pour "Phobos Ground") à la fin des années 2020. En 2015, l'ESA a commencé à évaluer une mission de retour d'échantillons à Phobos appelée Phootprint, dont le lancement était prévu d'ici 2024. Cette mission a été initialement conçue comme un effort de collaboration entre l'ESA et Roscosmos, qui ont depuis mis fin à leurs accords de coopération en raison de la Russie. invasion de l'Ukraine.

De toutes ces propositions, il ressort clairement que plusieurs agences spatiales ont l'intention d'explorer les Lunes de Mars dans un futur proche. L'origine et l'évolution ultérieure de ces lunes sont considérées comme faisant partie d'un effort plus large pour explorer et caractériser Mars. En attendant, le débat continue. + Explorer plus loin

L'orbite de la lune martienne fait allusion à un ancien anneau de Mars