Jednostavno rečeno
Japanska misija putuje do dva mala Marsova mjeseca kako bi otkrila kako su nastali. Letjelica će istražiti Fobos, poslati na njega mali robotski uređaj i donijeti uzorak tla na Zemlju 2031. godine. Ti podaci mogli bi pokazati jesu li mjeseci nekada bili asteroidi ili su nastali nakon velikog udara u Mars.
Dva mala svijeta i velika pitanja
Oko Marsa kruže dva nepravilna mjeseca, otkrivena 1877. godine. Iako su ih svemirske letjelice tokom proteklih decenija snimale izbliza, njihovo porijeklo i dalje je nejasno. Fobos, veći od njih, tijelo je nalik grudvi, dugo oko 26 kilometara, dok je Deimos dug približno 16 kilometara. U poređenju s planetama djeluju sićušno, ali mogu pomoći naučnicima da bolje razumiju prošlost Marsa i tijela koja ga okružuju.
Japanska agencija za istraživanje svemira JAXA vodi misiju poznatu pod skraćenicom MMX. Putovanje do Marsa trebalo bi trajati oko godinu dana. Po dolasku će letjelica ući u orbitu oko planete, odakle će moći prilaziti Fobosu i posmatrati ga. Snimat će i mapirati njegovu površinu te tražiti mjesta pogodna za spuštanje, a Deimos će povremeno posmatrati iz veće udaljenosti.
Izbor sigurnog mjesta za spuštanje nije tek usputna pojedinost. Fobosova površina nije ravna, a gravitacija mu je izuzetno slaba, pa slijetanje i rad s tlom traže pažljivo planiranje. Kada inženjeri na Zemlji odaberu odgovarajuće mjesto, letjelica će na površinu poslati mali rover. Zatim će se spustiti i sama glavna letjelica, koja će prikupiti uzorak površinskog materijala. Plan je da uzorak stigne na Zemlju 2031. godine, gdje će ga naučnici moći analizirati instrumentima prevelikim ili previše složenim za slanje u svemir.
Mali rover u neobičnom okruženju
U sklopu misije putuje rover po imenu Idéfix, nazvan po malom psu iz francuskih stripova o Asterixu. Razvili su ga u saradnji francuski Nacionalni centar za svemirska istraživanja CNES i Njemački centar za istraživanje svemira i avijacije DLR. Na Zemlji je težak oko 24 kilograma, otprilike koliko i velika kutija za cipele. Kada raširi solarne panele, dugačak je nešto više od jednog metra.
Ako spuštanje uspije, Idéfix će biti prvi rover s točkovima koji je posjetio tako malo nebesko tijelo. Postupak počinje tako što letjelica smanji brzinu i zadrži se na visini između 40 i 100 metara iznad Fobosa, a zatim otpusti rover. On će se spuštati pod djelovanjem slabe gravitacije mjeseca, koja iznosi svega oko 1/1000 Zemljine gravitacije. I s te male visine spuštanje može potrajati nekoliko minuta.
Očekuje se da će rover dodirnuti tlo brzinom manjom od jednog metra u sekundi, približno brzinom ljudskog hoda. Ipak, mala brzina ne znači da je uspjeh zagarantovan: nije moguće potpuno kontrolisati položaj u kojem će se rover zaustaviti. Zato je njegov sistem za kretanje napravljen tako da ga može vratiti u uspravan položaj bez obzira na to kako padne. Tako će točkovi ponovo biti na tlu, a rover će moći krenuti.
Gravitacija na Fobosu pokazuje koliko će okruženje biti neobično. Rover će tamo težiti svega oko 15 grama, odnosno približno pola unce. To je otprilike upola manje od težine vrapca na Zemlji. Njegov posao neće se svoditi na snimanje lijepih prizora: mjerit će temperaturu tla, ispitivati minerale i fotografisati tragove svojih točkova. Ti tragovi mogu otkriti koliko su zrnca tla čvrsto zbijena i kolika su, a to će pomoći da se utvrdi kakav materijal prekriva mjesec.
Usitnjeno tlo možda čuva tragove sudara
Letjelica će prikupiti regolit, odnosno rastresiti površinski sloj sastavljen od stijena i zrnaca koje su usitnili udari meteorita i promjene temperature. Na prvi pogled taj sloj može izgledati kao obična prašina, ali u njemu su sačuvani tragovi procesa kojima je Fobos bio izložen. Veličina zrnaca i stepen njihove zbijenosti, kao i analiza uzorka na Zemlji, mogli bi pokazati kako se površina mijenjala te je li Fobos čvrsto tijelo ili skup međusobno slabo povezanih komada stijena.
Fobos ima manju gustoću nego što bi se očekivalo od čvrste stijene. Zbog toga naučnici smatraju da bi barem djelimično mogao biti gomila krhotina: mnogo komada koji se drže zajedno zahvaljujući međusobnoj gravitaciji. Mnoga mala asteroidna tijela imaju sličnu građu, ali se detalji njihovog nastanka još istražuju. Jedno moguće objašnjenje jeste da je snažan udar razbio stjenovito tijelo, ali nije rasuo sve njegove dijelove. Krhotine su se zatim, pod uticajem gravitacije, ponovo okupile.
Ako je Fobos nastao na taj način, mjerenje njegovih osobina i građe pomoći će naučnicima da provjere svoje teorije o tome kako se mala tijela mijenjaju nakon sudara. Misija neće istraživati samo materijal na površini. Podaci će pomoći i da se procijeni je li se mjesec djelimično raspao pa ponovo sastavio, te kako je taj proces utjecao na njegov oblik i gustoću.
Jesu li Marsovi mjeseci nekada bili asteroidi?
Mars se nalazi blizu unutrašnjeg ruba glavnog asteroidnog pojasa, pa je iznesena pretpostavka da su Fobos i Deimos asteroidi koje je privukla gravitacija planete. U prilog tome govori zapažanje da njihov sastav podsjeća na sastav čestih vrsta asteroida. Ipak, sličnost materijala ne rješava glavni problem: nije jednostavno da tijelo u prolazu postane mjesec koji kruži oko planete.
Da bi Mars zadržao asteroid koji prolazi u njegovoj blizini, taj bi objekat morao izgubiti velik dio svoje brzine. Jedan mogući, ali rijedak scenario predviđa da asteroid prođe kroz gornje slojeve Marsove atmosfere putanjom koja mu uspori kretanje upravo koliko treba, a da pritom ne padne na planetu niti nastavi put dalje od nje. Takvo precizno poklapanje okolnosti nije nemoguće, ali zbog njega je direktno zarobljavanje teško objašnjenje.
Zarobljavanje bi moglo biti lakše ako se tijelo koje dolazi sastoji od para asteroida koji kruže jedan oko drugog. Tada bi Mars mogao privući jedan asteroid, dok bi se njegov pratilac udaljio i ponio dio viška energije. Međutim, činjenica da Mars ima dva mjeseca ne znači nužno da su zarobljeni zajedno: njihove se orbite veoma razlikuju. Fobos kruži na visini od oko 6000 kilometara iznad Marsove površine, dok se Deimos nalazi na udaljenosti nešto većoj od 20.000 kilometara od površine. Zato bi, ako je ovaj scenario tačan, vjerovatno bila potrebna dva odvojena događaja.
Različite su i teškoće koje izazivaju njihove orbite. Oba mjeseca kruže gotovo kružnim putanjama iznad Marsovog ekvatora, dok bi se od nedavno zarobljenog asteroida očekivala izduženija i nagnutija putanja. Teorijski, otpor atmosfere i plimne sile Marsa mogli bi s vremenom učiniti orbitu kružnijom. No taj proces traje veoma dugo, možda i milijardama godina, pa ostaje pitanje je li Deimos imao dovoljno vremena da na taj način dospije u sadašnju orbitu.
Trag drevnog udara ili raspad nekadašnjeg mjeseca
Druga mogućnost povezuje oba mjeseca s događajem na samom Marsu. Udar velikog asteroida mogao je izbaciti stjenoviti materijal u svemir, gdje bi se zatim dijelovi okupili i oblikovali mjesece. Sličan primjer postoji u blizini: smatra se da je Zemljin Mjesec nastao nakon što se tijelo veličine Marsa sudarilo s mladom Zemljom. Udar je izbacio ogromne količine stijena, koje su se potom okupile u orbiti oko naše planete.
Postoje naznake da je sastav Marsovih mjeseca u nekim pogledima sličan sastavu Crvene planete, što daje dodatnu težinu pretpostavci da imaju zajedničko porijeklo. Ali ako su nastali u istom sudaru, zašto su njihove orbite toliko različite? Moguće je da je u tom događaju oko Marsa nastalo više tijela, od kojih su opstali samo Fobos i Deimos. Možda postoje i druga objašnjenja koja još nisu otkrivena, naročito zato što fotografije površine same po sebi ne mogu uvijek otkriti kako su nastali.
Novija ideja predlaže drugačiji slijed događaja: možda je najprije nastao jedan mjesec, istovremeno s Marsom ili nakon kasnijeg sudara, a zatim je i sam bio razbijen udarom. Prema toj pretpostavci, dva današnja mjeseca mogla bi biti ostaci koji su preživjeli raspad. To bi moglo pomoći da se objasni zašto se kreću gotovo kružnim orbitama iznad ekvatora, kao i zašto kruže na različitim visinama iznad Marsa. Ipak, riječ je i dalje o pretpostavci, pa su uzorci i neposredna mjerenja nužni da bi se ona provjerila.
Misija koja nastavlja nakon ranijih neuspjeha
Pokušaj da se stigne do Fobosa nije prvi. Sovjetske misije Fobos 1 i Fobos 2 ranije nisu uspjele, a ni rusko-kineska misija Fobos-Grunt nije stigla do cilja. Neuspješne su bile i druge misije usmjerene prema Marsu. Zbog toga se među ljudima koji prate svemirska istraživanja proširila šala o izmišljenom čudovištu koje proždire letjelice prije nego što stignu na odredište. Šala, međutim, ne mijenja činjenicu da slanje letjelice na Mars ili jedan od njegovih mjeseci zahtijeva dug niz precizno izvedenih postupaka.
Neobična priroda odredišta dodatno otežava zadatak: Fobos je malen, gravitacija mu je veoma slaba, a približavanje površini, slijetanje, prikupljanje uzorka i ponovno polijetanje letjelice međusobno su povezani izazovi. Uspjeh svake faze zavisi od prethodne, od izbora mjesta slijetanja do provjere je li se rover zaustavio u položaju koji mu omogućava rad. Zato MMX objedinjuje snimanje iz orbite, istraživanje površine roverom i povratak uzorka na Zemlju, umjesto da se ograniči na kratak prolazak ili fotografisanje iz daljine.
Zaključak
Misija MMX treba da nam pomogne da Fobos i Deimos prestanemo posmatrati samo kao dvije zagonetne tačke uz Mars i počnemo provjeravati njihovu prošlost na osnovu konkretnih dokaza. Letjelica će se približiti Fobosu, mapirati njegovu površinu i poslati rover Idéfix, težak 24 kilograma. Zatim će prikupiti uzorak koji bi na Zemlju trebalo da stigne 2031. godine, a tokom putovanja posmatrat će i Deimos. Mjerenja su važna jer će pomoći da se uporede različita objašnjenja: da je Mars zarobio asteroide, da su se mjeseci oblikovali od materijala izbačenog udarom u Mars ili da su ostaci starijeg mjeseca. Mali uzorak možda neće riješiti sva pitanja, ali će naučnicima pružiti materijal za neposredno proučavanje i otvoriti put boljem razumijevanju prošlosti Marsovih mjeseci i malih stjenovitih tijela.