火星卫星的长期谜团以及能够解开这个谜团的任务

火星的两颗小卫星，火卫一(直径约22公里)和火卫二(直径约13公里)几十年来一直困扰着科学家，其起源仍然存在争议。一些人提出，它们可能是由行星或大型小行星撞击火星表面时产生的残留碎片组成的(#TeamImpact)。

然而，相反的假设(#TeamCapture)表明，这些卫星是被火星引力捕获并被困在轨道上的小行星。

为了解开这个谜团，我们需要来自月球表面的材料来对地球进行分析。幸运的是，日本宇宙航空研究开发机构(Jaxa)将于2024年9月向火卫一和火卫二发射一项名为“火星月球探索”(MMX)的任务。该任务将由新设计的火箭H-3运载。仍在开发中。

该航天器预计将于2025年抵达火星轨道，之后它将围绕火卫一运行，并最终从其表面收集物质，然后于2029年返回地球。

继日本宇宙航空研究开发机构成功前往小行星龙宫(隼鸟二号)任务、美国宇航局前往小行星贝努的奥西里斯-雷克斯任务和中国航天局的长征任务之后，这将成为近期一系列将物质从太空带回地球的任务中的下一个任务。第五次登月任务。

赠品

如果确实发生了撞击，我们预计会在火卫一上找到与火星上发现的类似的物质。虽然我们还没有直接从火星返回的任何物质，但我们很幸运地拥有从火星表面喷射出来的岩石，这些岩石最终找到了到达地球的路。

因此，这些陨石可能与从火卫一返回的物质相似，提供了一个奇妙的比较。

然而，就捕获的小行星起源而言，我们更有可能在火卫一上找到在太阳系其他小行星上发现的物质。#TeamCapture小组中流行的假设是，卫星由与陨石相同的岩石组成，称为碳质球粒陨石。值得庆幸的是，我们有大量此类陨石和样本，可以与火卫一的材料进行比较。

比较陨石和从火卫一带回的物质将是帮助我们了解两颗卫星起源的绝佳工具。一旦我们在实验室获得了材料，就可以对样品应用严格的分析技术。

其中一种技术是氧同位素分析。同位素是元素的版本，其原子核具有更多或更少的粒子(称为中子)。例如，氧有三种稳定同位素，原子质量分别为16、17和18。

氧17/氧16和氧18/氧16的同位素比之和表示为Δ17O，并且是特定母体的特征。根据太阳系中岩石体形成的位置，岩石中会获得并保留独特的氧成分。例如，来自地球的岩石的Δ17O约为0，而来自火星的陨石的Δ17O约为~0.3。因此，来自地球和火星陨石的岩石可以很容易地彼此分离。

如果火卫一在太阳系中与火星形成于相同或至少相似的位置，我们预计MMX带回的物质成分的Δ17O也约为0.3。

如前所述，#TeamCapture表明火卫一的起源类似于碳质球粒陨石。科学家研究的所有已知碳质球粒陨石都显示出负同位素Δ17O，范围从-0.5一直到-4。因此，氧气可以成为破译火星卫星起源的极其强大的工具，并且一旦材料返回地球，氧气就应该成为该任务的重中之重。

如果火卫一确实代表了火星的古老碎片，那么它可能包含最原始的火星物质。火星经历了一系列改变其表面岩石的过程，包括风蚀和水蚀。根据维京号等轨道飞行器观测到的干涸河床等特征，很明显火星上曾经存在过水。

这些水可能源自小行星和彗星以及火山活动的混合体。火星还保留了厚厚的大气层，使得水能够以液体形式存在于火星表面。

另一方面，火卫一仍然是一个没有空气的天体，没有发生水污染等过程(尽管可能发生了轻微的撞击事件)。这意味着从火卫一返回的样本可以为了解火星原始水含量提供极其重要的见解，并为了解早期太阳系中发生的过程提供一个窗口。

MMX是太空探索中最令人兴奋的计划任务之一。距离发射、样品采集和样品返回还有不到一年的时间，我们已经祈祷成功。包括我自己在内的许多科学家绝对希望有一天能够研究这些样本。