火星快車號飛掠火衛探測內部結構

eric955168

作者 台北天文館 | 發布日期 2022年11月11日 8：30

關於火星衛星起源的謎團，可能離解開更近一步了。

歐洲太空總署（ESA）天文學家Colin Wilson表示：火星兩顆小衛星是被捕獲的小行星，還是碰撞時火星噴飛的岩石碎塊，是懸而未決的問題，因外觀看起來像小行星，但繞火星運行的方式並非如此。

1877年美國天文學家Asaph Hall發現兩顆環繞火星的小衛星。火衛一（Phobos）以古希臘的恐懼和驚慌之神命名，是兩顆衛星較大那顆，直徑22.2公里，距離火星地表平均距離約6000公里。火衛二（Deimos）以古希臘害怕和恐怖之神命名，直徑只有12.6公里，距離火星地表約20000公里。許多方面與月球不同，且兩者也有些有趣差異。

火衛二正在遠離火星且可能完全脫離，然而火衛一以每年縮小1.8公分的衰減軌道往火星移動，1億年內火衛一就會被火星重力撕裂形成環狀物。從外表看，火衛一和火衛二相似，代表可能來自同一群小行星，但軌道幾乎是圓形，且非常靠近火星赤道，是被捕獲小行星不會有的特徵。

尋找謎團答案的方法是找出火星衛星地表下的東西。今年萬聖節前夕，歐洲太空總署派出火星快車號（Mars Express）飛掠火衛一，約距離83公里。地球大氣與太空分界線卡門線約為海拔100公里，83公里只算咫尺之距。且這艘19歲的火星快車號與火衛一近距離飛掠為測試最新升級計畫之一。

火星快車號的MARSIS儀器（Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding）最初是為了研究火星內部結構而設計，以發現火星有液態水跡象聞名。使用40公尺長天線向火星發送低頻無線電波，在火星內部不同岩層間穿透與反射，檢查反射訊號，科學家就可繪製火星內部結構圖，並研究火星岩層厚度和成分等特性。MARSIS和火星地表的觀測設定距離超過250公里，但最近升級軟體，可於更近距離使用。將來距離會縮至40公里內。火星快車軌道經過微調，可在2023～2025年幾次飛掠期間盡可能接近火衛一，提供更多機會收集火衛一內部結構數據。

歐洲太空總署參與日本JAXA領導的火星衛星探索（Martian Moons eXploratio，MMX）任務，將登陸火衛一並將岩石樣本送回地球。MMX任務計劃2024年發射，2029年送樣本回地球。火星快車號儀器對詳細研究火衛一至關重要，也為MMX任務預做準備的必須器材。

▲ MARSIS 9月23日飛越火衛一時得到的雷達圖。A-C部分使用升級前MARSIS軟體記錄。C-D是technical gap期間，從D-F首次成功使用升級後軟體。e的反射不是火衛一表面特徵引起的「雜波」，就是火衛一可能的內部結構特徵。