Les satellites naturels de Mars - Phobos et Deimos - sont un mystère depuis leur découverte. Bien qu'il soit largement admis que ce sont d'anciens astéroïdes capturés par la gravité de Mars, cela reste à prouver. Et tandis que certaines caractéristiques de surface de Phobos sont connues pour être le résultat de la gravité de Mars, l'origine de ses rainures linéaires et chaînes de cratères (catènes) est restée inconnue.
Mais grâce à une nouvelle étude menée par Erik Asphaug de l'Arizona State University et Michael Nayak de l'Université de Californie, nous pouvons être plus près de comprendre comment Phobos 'a obtenu sa surface "groovy". En bref, ils croient que la ré-accrétion est la réponse, où tout le matériel qui a été éjecté lorsque les météores ont impacté la lune est finalement retourné pour frapper à nouveau la surface.
Naturellement, les mystères de Phobos dépassent son origine et ses caractéristiques de surface. Par exemple, bien qu'il soit beaucoup plus massif que son homologue Deimos, il orbite autour de Mars à une distance beaucoup plus proche (9 300 km contre plus de 23 000 km). Ses mesures de densité ont également indiqué que la lune n'est pas composée de roche solide, et elle est connue pour être significativement poreuse.
En raison de cette proximité, il est soumis à de nombreuses forces de marée exercées par Mars. Cela fait fléchir et étirer son intérieur, dont une grande partie serait constituée de glace. Cette action, a-t-on théorisé, est responsable des champs de stress observés à la surface de la lune.
Cependant, cette action ne peut pas expliquer une autre caractéristique commune sur Phobos, qui sont les modèles de striation (aka. Rainures) qui s'étendent perpendiculairement aux champs de contraintes. Ces modèles sont essentiellement des chaînes de cratères qui mesurent généralement 20 km (12 mi) de longueur, 100 à 200 mètres (330 à 660 pi) de largeur et généralement 30 m (98 pi) de profondeur.
Dans le passé, on a supposé que ces cratères étaient le résultat du même impact qui a créé Stickney, le plus grand cratère d'impact sur Phobos. Cependant, l'analyse de la Mars Express mission a révélé que les rainures ne sont pas liées à Stickney. Au lieu de cela, ils sont centrés sur le bord d'attaque de Phobos et disparaissent à mesure que l'on se rapproche de son bord de fuite.
Pour les besoins de leur étude, récemment publiée dans Nature Communications, Asphaug et Nayak ont utilisé la modélisation informatique pour simuler comment d'autres impacts météorologiques auraient pu créer ces modèles de cratère, dont ils ont théorisé qu'ils se sont formés lorsque les éjectas résultants ont tourné en arrière et ont impacté la surface à d'autres endroits.
Comme le Dr Asphaug l'a déclaré à Space Magazine par e-mail, leur travail était le résultat d'une rencontre d'idées qui a engendré une théorie intéressante:
"Le Dr Nayak avait étudié avec le professeur Francis Nimmo (de l'UCSC), l'idée que les éjectas pouvaient permuter entre les lunes martiennes. Alors Mikey et moi nous sommes rencontrés pour en parler, et la possibilité que Phobos puisse balayer son propre éjecta . À l'origine, je pensais que les événements sismiques (déclenchés par des impacts) pouvaient faire en sorte que Phobos se débarrasse de la matière, car il se trouve à l'intérieur de la limite de Roche, et que ce matériau s'amincirait en anneaux qui seraient réaccrétés par Phobos. Cela pourrait encore arriver, mais pour les catènes éminentes, la réponse s'est avérée être beaucoup plus simple (après beaucoup de calculs minutieux) - cet éjecta du cratère est plus rapide que la vitesse d'échappement de Phobos, mais beaucoup plus lent que la vitesse orbitale de Mars, et une grande partie est balayée après plusieurs co-orbite autour de Mars, formant ces modèles. "
Fondamentalement, ils ont émis l'hypothèse que si une météorite avait coincé Phobos au bon endroit, les débris résultants auraient pu être jetés dans l'espace et balayés plus tard alors que Phobos se retournait vers mars. Pensant que Phobos n'a pas suffisamment de gravité pour réaccréter des éjectes par lui-même, l'attraction gravitationnelle de Mars garantit que tout ce qui est projeté par la lune sera mis en orbite autour d'elle.
Une fois ces débris tirés en orbite autour de Mars, ils feront le tour de la planète plusieurs fois jusqu'à ce qu'ils tombent finalement sur la trajectoire orbitale de Phobos. Lorsque cela se produit, Phobos entrera en collision avec lui, déclenchant un autre impact qui libère plus d'éjectas, provoquant ainsi la répétition de l'ensemble du processus.
En fin de compte, Asphaug et Nayak ont conclu que si un impact frappait Phobos à un certain point, les collisions ultérieures avec les débris résultants formeraient une chaîne de cratères selon des modèles discernables - peut-être en quelques jours. Le test de cette théorie a nécessité une modélisation informatique sur un cratère réel.
En utilisant Grildrig (un cratère de 2,6 km près du pôle nord de Phobos) comme point de référence, leur modèle a montré que la chaîne de cratères résultante était cohérente avec les chaînes qui ont été observées à la surface de Phobos. Et bien que cela reste une théorie, cette confirmation initiale fournit une base pour d'autres tests.
"Le principal test initial de la théorie est que les motifs correspondent, les éjectas de Grildrig par exemple", a déclaré Asphaug. "Mais c'est toujours une théorie. Il a des implications testables sur lesquelles nous travaillons actuellement. "
En plus d'offrir une explication plausible des caractéristiques de surface de Phobos, leur étude est également significative dans la mesure où c'est la première fois que les cratères sesquinaires (c'est-à-dire les cratères provoqués par des éjectas qui sont entrés en orbite autour de la planète centrale) ont été retracés jusqu'à leurs principaux impacts .
À l'avenir, ce type de processus pourrait s'avérer une nouvelle façon d'évaluer les caractéristiques de surface des planètes et d'autres corps - tels que les lunes fortement cratérisées de Jupiter et de Saturne. Ces résultats nous aideront également à en savoir plus sur l'histoire de Phobos, qui à son tour aidera à faire la lumière sur l'histoire de Mars.
"[Il] élargit notre capacité à établir des relations transversales sur Phobos qui révélera la séquence de l'histoire géologique", a ajouté Asphaug. "Depuis l'histoire géologique de Phobos est asservie à la dissipation des marées de Mars, en apprenant l'échelle de temps de la géologie Phobos nous apprenons la structure intérieure de Mars »
Et toutes ces informations seront probablement utiles lorsque viendra le temps pour la NASA de monter des missions en équipage sur la planète rouge. L'une des étapes clés du «voyage vers Mars» proposé est une mission à Phobos, où l'équipage, un habitat de Mars et les véhicules de la mission seront tous déployés avant une mission à la surface martienne.
En savoir plus sur la structure intérieure de Mars est un objectif partagé par de nombreuses futures missions de la NASA sur la planète, dont InSight Lander de la NASA (calendrier de lancement en 2018). L'éclaircissement de la géologie de Mars devrait expliquer en grande partie comment la planète a perdu sa magnétosphère, et donc son atmosphère et ses eaux de surface, il y a des milliards d'années.
