丢失的照片表明火星的神秘卫星火卫一可能是一颗伪装的被困彗星

此前未发表的火星卫星火卫一的照片暗示，这颗神秘卫星实际上可能是一颗被困彗星，或者可能只是一颗彗星的一部分，以及它的双卫星火卫二。

一项基于之前未发表的照片的新预印本研究表明，火星的卫星火卫一实际上可能是一颗彗星，或者至少是彗星的一部分，很久以前就被这颗红色星球的引力捕获。 

多年来，研究人员一直对火卫一及其孪生火卫二的起源感到困惑。一些人推测，这些卫星以前是被火星引力吸引过来的小行星，因为它们的化学成分与火星和木星之间主要小行星带中某些岩石的化学成分相似。然而，模拟这一捕获过程的计算机模型无法复制这对行星绕火星的近圆形路径。 

另一种假设表明，一次巨大的撞击，就像创造我们的月球一样，将这对二人组从这颗红色星球上挖了出来；但火卫一的化学成分与火星不同，因此这种情况也不太可能发生。 

弄清楚火卫一到底是如何诞生的，是日本宇宙航空研究开发机构火星卫星探索 (MMX) 任务的目标之一，该任务计划于 2026 年发射。Sonia Fornasier，巴黎西岱大学天文学教授、这项新研究的主要作者，是 MMX 任务的仪器科学家。当她和其他科学家正在分析图像以微调航天器的计划路径时，福纳西尔偶然发现了未发表的照片。 

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这些 300 多张图像是由欧洲航天局 (ESA) 轨道飞行器火星快车上的高分辨率摄像机拍摄的，自 2003 年以来一直在研究火星及其卫星，这些 300 多张图像精美地记录了火卫一的特征。其中包括 9 公里宽（5.6 英里）的斯蒂克尼陨石坑，火卫一最大的地标。 

福纳西尔和她的同事利用这些快照来分析火卫一从不同角度反射的阳光强度。这种称为光度测定的技术使他们能够确定当太阳位于正前方或处于偏移角度时火卫一反射了多少光。         

研究人员发现火卫一的表面反射光线并不均匀。一些区域，例如火山口的东北边缘，反射率很高。但该团队的分析还表明，总体而言，当太阳位于头顶正上方时，火卫一的表面显得明显更亮。这种现象被称为反对浪涌，是许多无空气的太阳系物体的特征。此外，研究人员发现火卫一的表面是多孔的，就像沙子一样。这使得研究小组认为，月球表面可能被一层厚厚的尘埃层所覆盖，其中含有凹槽颗粒，当直接照射时，其阴影会消失。 

这两种特性也是木星族彗星的特征，木星族彗星的轨道受到木星引力的影响。其中包括欧空局罗塞塔任务于 2016 年近距离研究的“橡皮鸭”彗星 67P。事实上，火卫一的光度特性与彗星 67P 的光度特性几乎完美匹配。因此，研究小组得出结论，火卫一可能是一颗被火星捕获的彗星。 

这项研究的结果对火卫二也有影响。福纳西尔指出，如果火卫一曾经是一颗彗星，那么火卫二也可能是一颗彗星。事实上，根据这项研究，她的团队认为，这两颗卫星可能曾经连接在一起，形成一颗双叶彗星，被火星引力困住并最终被撕裂。换句话说，火星的双卫星实际上可能是一个整体的两半。

“如果火星卫星确实是捕获的彗星，这意味着彗星也可能被大地行星捕获，”福纳西尔补充道。她说，像土星这样的气态巨行星的一些卫星可能起源于柯伊伯带，这是一个包围太阳系的甜甜圈形状的区域，许多彗星都是从那里产生的。然而，天文学家此前尚未发现类地行星的“彗星卫星”，这使得火卫一成为潜在的第一个行星。  

尽管如此，彗星解释也存在问题。一些光度参数，例如散射光的比例，与彗星的光度参数不匹配。福纳西尔说，无论如何，动态模拟——考虑了包括火星和火卫一在内的天体的运动——将帮助研究小组确定此类彗星被捕获的可能性。不过，最终，MMX 计划将对火卫一的碎片进行物理采样，这可能是解决这颗神秘卫星的模糊起源的最佳希望。 

这项新研究即将发表在《天文学和天体物理学》杂志上，并且可在预印本服务器 arXiv 上获取。