Månarna kraschar, del II

Som vi såg förra veckan är det allmänt känt att människoskapade föremål har nått ytorna på andra himlakroppar i solsystemet, till exempel Månen. Detsamma gäller obemannade rymdsonder som anlänt till planeter som Mars och Venus. Många har landat framgångsrikt och gett mycket värdefull information om sin omgivning, medan andra har kraschat och förstörts efter den långa resan från jorden. Och så finns det de som landade helt oplanerat; den 5 augusti träffade det övre steget av en Falcon 9-raket Månen nära kratern Einstein.

Den här veckan ska vi titta närmare på ytterligare en satellitkollision, denna gång i solsystemets förflutna, där Mars mindre måne, Deimos, var inblandad. De upptäcktes först i augusti 1877 tillsammans med den större månen Phobos av Asaph Hall (1829–1907) vid United States Naval Observatory (USNO) i Washington, D.C. De var så små att man trodde att de var asteroider som fångats in av den röda planetens gravitation. Hall ansvarade för vad som då var världens största refraktor med sitt gigantiska 660 mm objektiv (den främre linsen som samlar in ljus), tillverkat av Alvin Clark. Hall hade använt den för att försöka hitta eventuella naturliga satelliter som kretsade kring Mars. Redan tidigare var man medveten om att sådana små himlakroppar kretsade kring Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus, men ingen hade upptäckt några kring den röda planeten. Antingen fanns det inga, eller så var de mycket små jämfört med de andra.

En del av problemet var att USNO:s campus låg mycket nära Potomacfloden, i ett område som både var sumpigt och ofta drabbat av dimma – med det passande namnet ”Foggy Bottom” – vilket försvårade observationerna. Enligt astronomihistorien var Hall på väg att ge upp sökandet, men uppmuntrades av sin hustru, matematikern Angeline Stickney (1830–1892), att fortsätta leta. Paret är ett tidigt exempel på samarbete inom ett äktenskap, eftersom hon hjälpte till att beräkna resultaten från hans observationer, och de skulle verkligen inte bli de sista. Det finns exempel på sådana samarbetande astronompar ända fram till i dag. Enligt hennes resultat skulle eventuella månar befinna sig mycket nära Mars jämfört med de andra då kända månarna i solsystemet. Det var både detta och deras storlek som gjorde uppgiften svårare.

Den 12 augusti 1877 upptäckte Hall den mindre månen Deimos (16,08 km × 11,78 km × 10,22 km), och mindre än en vecka senare, den 18 augusti, hade han hittat Phobos (25,90 km × 22,60 km × 18,32 km). De kretsar kring en planet uppkallad efter Mars, den romerska krigsguden, och har fått namnen ”Skräck” (Deimos) och ”Rädsla” (Phobos) efter anhängarna till den antika grekiska versionen, Ares. Som den då nästan 48-årige astronomen senare skrev: ”Chansen att hitta en måne verkade vara mycket liten, så jag skulle kanske ha gett upp sökandet om det inte hade varit för min hustrus uppmuntran.”

Lyckligtvis flyttades USNO senare, år 1893, till sin nuvarande plats på Massachusetts Avenue – betydligt längre bort från Potomacfloden.  Bilden av Clark-teleskopet ovan är från omkring 1980. Inte nog med att himlen där var mycket bättre för observationer, utan nu när man var borta från det sumpiga Foggy Bottom-området blev färre astronomer sjuka. De hade tidigare ofta drabbats av kraftiga frossbrytningar, hög feber och kronisk svaghet till följd av myggburna sjukdomar, vilket ledde till många förlorade arbetsdagar varje år.

När Phobos senare fotograferades av rymdsonden Viking 1 den 10 juni 1977 upptäcktes en stor krater med en diameter på cirka 10 km, som här syns längst till vänster på månen. För att hedra Angeline Stickneys insatser i upptäckten av de två marsmånarna uppkallades kratern efter henne.

Med tiden lyckades planetastronomerna ta närbilder av båda dessa små månar med hjälp av mer avancerade rymdsonder. Bilden till vänster visar Phobos, fotograferad av Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) år 2008, medan bilden till höger visar Deimos, som också fotograferades av MRO år 2009. Det som är uppenbart med den mindre månen är att dess yta inte verkar lika detaljrik som hos dess större följeslagare. Det beror inte på kameran som tog bilden, utan på att Deimos är täckt av ett lager av fint damm och grus, så kallad regolit, som har fyllt ut och suddat ut ytformationerna. Forskarna noterade också att denna lilla måne hade en 10 kilometer bred nedslagsgrop vid sin sydpol. Hade materialet som täcker Deimos yta och denna formation något samband?

Europeiska rymdorganisationen ESA:s rymduppdrag ”Hera” är på väg för att undersöka vilka förändringar som uppstod till följd av den avsiktliga kollisionen 2022, då NASA:s rymdfarkost ”DART” träffade asteroiden Didymos lilla måne, Dimorphos.

När Hera den 12 mars 2025 passerade Mars för att utnyttja planetens gravitation tog den bilder av Deimos från ett avstånd på så nära som 300 km. Europeiska forskare använde sedan dessa bilder för att köra omkring hundra olika datorsimuleringar, som var och en tog ungefär en vecka, för att testa om den mindre marsmånen hade träffats av en annan himlakropp i solsystemet, till exempel en asteroid. Parametrarna under dessa experiment omfattade de simulerade himlakropparnas densitet, gravitation och sammansättning, samt möjligheten att analysera de miljontals partiklar som kastades ut efter kollisionen.

Resultaten från simuleringarna tyder på att Deimos träffades av en asteroid med en diameter på cirka 320 meter i en vinkel på ungefär 45°, vilket skapade både den stora kratern vid sydpolen som man kan se och det täckande dammlagret. En del av detta material kan vara upp till 200 m djupt, vilket är anledningen till att Deimos yta ser mycket jämnare ut än Phobos. När tros detta ha inträffat? De bästa uppskattningarna placerar händelsen mellan en miljon och flera hundra tusen år sedan. Forskarna tror att det endast krävdes en sådan kollision för att åstadkomma de observerade resultaten. Deimos hade precis rätt fysikaliska egenskaper för att absorbera kraften från kollisionen utan att splittras, vilket också säkerställde att chockvågorna inte vibrerade ytan så mycket att de helt utplånade ytformationerna, som fortfarande kan skymtas under det överliggande dammet.

En viktig aspekt av dessa resultat är att de kommer att användas av den japanska rymdorganisationen JAXA:s kommande uppdrag ”Martian Moons eXploration” (MMX) för att planera vilka typer av vetenskapliga instrument och verktyg för provinsamling som kommer att behövas. Verktyg för provinsamling? MMX, som förväntas ge sig av mot den röda planeten i slutet av 2026, kommer att försöka göra de bästa observationerna någonsin av båda månarna, och det finns planer på att missionen ska återföra ytprover som samlats in på Phobos till jorden.

Efterord: På den moderna bilden ovan av den stora 660 mm-refraktorn vid United States Naval Observatory (USNO) ser vi en av deras astronomer leda en grupprundvisning. Astronomen är Robert S. Harrington (1942–1993), som tillsammans med Tom Van Flandern (1940–2009) beräknade banan för Plutos jättemåne Charon, som hade upptäckts av en annan USNO-astronom, James Christy (1938–), den 22 juni 1978. Månen, som har en diameter på 606 km, fotograferades inte med detta teleskop i Washington, D.C., utan med en 1,55 m stor reflektor (dvs. den använder en stor spegel istället för en lins för att samla in ljus) vid USNO:s Flagstaff-station i norra Arizona.



Text: Tom Callen