La plupart des théories sur la formation de Phobos et de sa sœur lune de Mars, Deimos, soutiennent que les deux lunes ne se sont pas formées avec Mars, mais ont été capturées des astéroïdes. Cependant, de nouvelles recherches indiquent que Phobos s'est formé relativement près de son emplacement actuel via la ré-accrétion de matériel projeté dans l'orbite de Mars par un événement catastrophique, tel qu'un impact énorme. Cela pourrait être un événement similaire à la formation de la lune sur Terre. Les données des spectres infrarouges thermiques de deux missions sur Mars, Mars Express de l'ESA et Mars Global Surveyor de la NASA ont fourni aux chercheurs indépendants de nouvelles conclusions similaires sur la formation de Phobos.
L'origine des deux satellites martiens est un casse-tête de longue date. Des chercheurs précédents ont émis l'hypothèse qu'en raison de la petite taille et de la surface hautement cratérisée de Phobos, ainsi que du fait que Mars est raisonnablement proche de la ceinture d'astéroïdes, Phobos était un astéroïde capturé. Récemment, des scénarios alternatifs ont suggéré que les deux lunes ont été formées in situ par la ré-accrétion de débris rocheux projetés dans l'orbite de Mars après un impact important ou par la ré-accrétion des restes d'une ancienne lune qui a été détruite par la force des marées de Mars.
Aujourd'hui, le Dr Giuranna de l'Istituto Nazionale di Astrofisica à Rome, en Italie, et le Dr Rosenblatt de l'Observatoire royal de Belgique ont présenté leurs nouvelles découvertes au Congrès européen des sciences planétaires à Rome, affirmant que les données thermiques des deux ainsi que les mesures de la haute porosité de Phobos à partir de Mars Radio Science Experiment (MaRS) à bord de Mars Express, soutiennent le scénario de ré-accrétion.
"Comprendre la composition des lunes martiennes est la clé pour contraindre ces théories de formation", a déclaré Giuranna.
Des observations antérieures de Phobos aux longueurs d'onde visible et proche infrarouge suggèrent la présence possible de météorites chondritiques carbonées, riches en carbone et probablement issues de la formation précoce du système solaire, communément associées aux astéroïdes dominants dans la partie centrale de la ceinture d'astéroïdes. Cette découverte appuierait le scénario de capture précoce des astéroïdes. Cependant, les récentes observations infrarouges thermiques du spectromètre planétaire de Fourier de Mars Express montrent un mauvais accord avec toute classe de météorite chondritique. Ils plaident plutôt en faveur des scénarios in situ.
"Nous avons détecté pour la première fois un type de minéral appelé phyllosilicates à la surface de Phobos, en particulier dans les régions au nord-est de Stickney, son plus grand cratère d'impact", a déclaré Giuranna. «C'est très intrigant car cela implique l'interaction des matériaux silicatés avec de l'eau liquide sur le corps parent avant l'incorporation dans Phobos. Alternativement, des phyllosilicates peuvent s'être formés in situ, mais cela signifierait que Phobos a besoin d'un chauffage interne suffisant pour permettre à l'eau liquide de rester stable. Une cartographie plus détaillée, des mesures in situ à partir d'un atterrisseur ou le retour d'échantillons aideraient idéalement à régler ce problème sans ambiguïté. »
Mais d'autres observations semblent correspondre aux types de minéraux identifiés à la surface de Mars. D'après ces données, Phobos semble être plus étroitement lié à Mars que les objets provenant d'autres endroits du système solaire.
"Les scénarios de capture d'astéroïdes ont également des difficultés à expliquer l'orbite quasi circulaire et quasi-équatoriale actuelle des deux lunes martiennes", a déclaré Rosenblatt.
L'instrument MaRS a utilisé les variations de fréquence de la liaison radio entre le vaisseau spatial et les stations de poursuite basées sur la Terre afin de reconstruire avec précision le mouvement du vaisseau spatial lorsqu'il est perturbé par l'attraction gravitationnelle de Phobos, et à partir de cela, l'équipe était mesure la plus précise de la masse de Phobos, avec une précision de 0,3%.
De plus, l'équipe a pu donner la meilleure estimation à ce jour du volume de Phobos, avec une densité de 1,86 ± 0,02 g / cm3.
«Ce nombre est nettement inférieur à la densité du matériel météoritique associé aux astéroïdes. Cela implique une structure semblable à une éponge avec des vides représentant 25 à 45% à l'intérieur de Phobos », a déclaré Rosenblatt.
"Une porosité élevée est nécessaire pour absorber l'énergie du grand impact qui a généré le cratère Stickney (le grand cratère sur Phobos) sans détruire le corps", a déclaré Giuranna. «De plus, un intérieur très poreux de Phobos, comme proposé par l'équipe MaRS, prend en charge les scénarios de formation de ré-accrétion».
Les chercheurs ont déclaré qu'un astéroïde très poreux n'aurait probablement pas survécu s'il avait été capturé par Mars. Alternativement, un tel Phobos très poreux peut résulter de la ré-accrétion de blocs rocheux dans l'orbite de Mars. Lors de la ré-accrétion, les plus gros blocs se ré-accrétent d'abord en raison de leur plus grande masse, formant un noyau avec de gros rochers. Ensuite, les débris plus petits se ré-accrétent mais ne remplissent pas les espaces laissés entre les gros blocs en raison de la faible gravité propre du petit corps en formation. Enfin, une surface relativement lisse masque l'espace des vides à l'intérieur du corps, qui ne peut alors être détecté qu'indirectement. Ainsi, un intérieur très poreux de Phobos, tel que proposé par l'équipe MaRS, prend en charge les scénarios de formation de ré-accrétion.
Les chercheurs ont déclaré qu'ils souhaiteraient davantage de données sur Phobos pour vérifier leurs conclusions, et la prochaine mission russe Phobos-Grunt (Phobos Sample Return), dont le lancement est prévu en 2011, aidera à mieux comprendre l'origine de Phobos.
Source: Conférence Europlanet
