Nieuwe resultaten van een recente Arabische missie suggereren dat de manen van Mars gevormd zijn uit brokken van een planeet. Klopt dat? Een geplande Japanse missie moet zekerheid bieden.
Beeld: Vanaf het oppervlak van Mars kon NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter foto’s nemen van Deimos, de kleine zus van Mars-maan Phobos. © NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
4,5 miljard jaar geleden zou een planeet ter grootte van Mars tegen de vroege aarde zijn aangeknald. De impact van de ‘Big Splash’ was gigantisch: enorme brokken puin schoten de ruimte in. Wellicht is onze maan daar het resultaat van.
Andere manen in ons zonnestelsel zijn waarschijnlijke op een andere manier ontstaan. Enkele van de kleinere manen rond Jupiter zouden bijvoorbeeld gevormd zijn uit asteroïden die ‘gestrikt’ werden door de aantrekkingskracht van een planeet.
Maar hoe zit het met de twee manen rond Mars? Daarop moeten wetenschappers voorlopig het antwoord schuldig blijven. Al kan daar binnenkort verandering in komen. Volgend jaar lanceert Japan een ruimtesonde naar de Mars-maan Phobos om monsters te verzamelen en terug naar de aarde te brengen.
Sisser in de Stille Oceaan
De missie bouwt verder op nieuwe resultaten van Hope, een satelliet van de Verenigde Arabische Emiraten. Op basis van die resultaten denken wetenschappers dat Phobos, net als de andere maan Deimos, een planetaire oorsprong heeft. ‘We kunnen altijd nog voor onverwachte wendingen komen te staan, maar ik denk dat we eindelijk zullen achterhalen hoe de vork in de steel zit’, zegt planeetwetenschapper Jemma Davidson (Arizon State University).
Op 24 april kondigden de Verenigde Arabische Emiraten aan dat hun satelliet Deimos heeft bestudeerd, de kleinste van de twee Mars-manen. De ruimtesonde kon de maan tot zo’n 100 kilometer naderen. Dat leverde bijzonder waardevolle gegevens en beelden op.
Uit dat materiaal blijkt dat de samenstelling van Deimos vooral lijkt op die van Mars. Eerder dachten wetenschappers dat Deimos gevormd zou zijn uit een asteroïde van de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter. Die zou dan het basismateriaal zijn geweest waaruit de twee manen zijn ontstaan. ‘Dat lijkt nu niet meer te kloppen. Op dit punt geloven we niet dat Deimos een asteroïde is’, zegt Hessa Al Matroushi, missieleider aan het Mohammed Bin Rashid Space Center in Dubai.
Toch valt er nog niets uit te sluiten. Daarvoor is het wachten op monsters van Phobos. In 2012 ondernam Rusland al een poging om stalen te verzamelen, maar dat draaide op een sisser uit toen de Phobos-Grunt-ruimtesonde kort na de lancering crashte in de Stille Oceaan. ‘Het toestel kon zich niet ontworstelen aan zijn baan rond de aarde’, zegt ruimtehistoricus John Logsdon (George Washington University).
Aan dat lot hoopt de Japanse ruimtevaartorganisatie JAXA met zijn Martian Moons eXploration-missie (MMX) te ontsnappen. De MMX-sonde, die met zonnepanelen wordt aangestuurd en meer dan 3 kubieke ton weegt, wordt in september 2024 gelanceerd. Als alles goed gaat, begeeft de satelliet zich in augustus 2025 in een baan rond Mars, en landt ze in 2026 op het oppervlak van Phobos. In 2029 keert ze terug naar de aarde. Hopelijk in één stuk, en met monsters.
10 gram
Met een diameter van 27 kilometer is Phobos de grootste van de twee aardappelvormige Mars-manen. Ze staat ook het dichtst bij haar moederplaneet: de maan bevindt zich op amper 6.000 kilometer afstand van Mars, elke 7 uur en 39 minuten maakt ze een omwenteling. Deimos meet 15 kilometer in de lengte en staat op meer dan 23.000 kilometer afstand van Mars. Het duurt meer dan 30 uur voordat die kleine, verre maan een baan rond de planeet heeft beschreven.
Tot nu toe is nog enkele sonde ook daadwerkelijk op Phobos of Deimos geland
Diverse satellieten namen al foto’s van Phobos en Deimos: NASA stuurde in 1977 al een Viking 2-sonde naar de Mars-manen, en in de jaren 2000 volgde de Mars Reconnaissance Orbiter. In 2013 nam Curiosity foto’s van de twee manen vanaf het Mars-oppervlak. Maar tot nu toe is nog enkele sonde ook daadwerkelijk op Phobos of Deimos geland.
De MMX-satelliet wordt dus een pionier. Voor de missie bouwt Japan verder op het succes van haar Hayabusa- en Hayabusa2-missies, die in 2010 en 2020 monsters opleverden van asteroïden. Maar waar de Hayabusa-missies niet langer dan een paar seconden op het oppervlak van die asteroïden bleven, zal MMX in totaal twee uur op het oppervlak van Phobos spenderen – en wel op twee plekken.
De MMX-sonde zal zo’n 10 gram materiaal verzamelen – deels van de oppervlakte, en deels van 2 centimeter diepte. Dat wordt een opgave, want de zwaartekracht op Phobos is maar een duizendste van die op aarde. En de ongewone vorm van de maan maakt het zwaartekrachtveld ook nog eens oneven.
Achterwaartse salto
De sonde heeft eerst nog een andere klus te klaren. In 2026 of 2027 zal ze van 45 meter boven Phobos een kleine rover droppen. Het toestelletje – gebouwd door een Frans-Duits ingenieursteam en niet groter dan een microgolfoven – zal naar het oppervlak tuimelen, zijn vier kleine wielen uitklappen en beginnen aan een missie van honderd dagen.
Eens hij aan die missie begonnen is, zal de rover met een slakkengang bewegen. Zodra hij sneller gaat dan 80 millimeter per seconde, dreigt hij zichzelf door de zwakke en onregelmatige zwaartekracht op Phobos zo de ruimte in te schieten, zegt projectmanager Markus Grebenstein (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt). ‘Dat betekent dat de rover maar zo’n 100 meter in z’n mars heeft.’
Toch is de rover van potentieel onschatbare waarde. Hij moet het terrein verkennen en de opgedane kennis doorseinen naar de MMX-sonde, die daarmee haar slaagkansen voor de twee landingspogingen gevoelig vergroot. De rover zal ook testen hoeveel boor- en drilwerk een klein hemellichaam als Phobos kan verduren.
En om het echt ambitieus te maken, wil het team achter de rover het toestelletje ook proberen om te flippen. ‘Een achterwaartse salto moet erin zitten’, denkt Grebenstein. ‘Dat soort experimenten kunnen we ons aan het eind van de missie wellicht wel veroorloven.’
Knikker
Met de MMX-missie hoopt Japan zuiver materiaal van Phobos te bemachtigen, in de hoop zo meer te weten komen over de oorsprong van de Mars-maan.
Misschien leveren de monsters een bonusvoordeel op. Wetenschappers denken namelijk dat het oppervlak van Phobos bedekt is met gruis en stenen van Mars zelf. Dat materiaal zou er terechtgekomen zijn na verschillende botsingen met asteroïden of ruimtepuin. Mogelijk bevatten de monsters die MMX in 2029 op aarde aflevert dus ook stukjes Mars. Dat zou een meevaller zijn: de Mars Sample Return-missie van NASA zal ten vroegste in 2033 monsters afleveren.
Na de twee landingen zal de MMX Phobos vaarwel zeggen en haar monsters in een aparte capsule terugsturen naar de aarde. De ruimtesonde zelf blijft nog wel in een baan rond Mars, en scheert nog enkele keren langs Deimos.
In juli 2029 zal de capsule met de verzamelde monsters landen in de Australische woestijn. Blijken die monsters afkomstig te zijn van asteroïden, dan zal dat boeiende inzichten opleveren over hoe die van de planetoïdengordel tussen Mars en Jupiter tot bij Phobos zijn geraakt.
Phobos is een knikkertje vergeleken bij onze maan, die een diameter heeft van 3.500 kilometer
Bevatten de monsters daarentegen materiaal van Mars, dan komen andere perspectieven in zicht. De vraag is dan hoe kleinere objecten als Phobos zich rond Mars hebben kunnen vormen. Phobos is een knikkertje vergeleken bij onze maan, die een diameter heeft van 3.500 kilometer. ‘Hoe dan ook zullen we een aantal veronderstellingen moeten herbekijken’, denkt Jemma Davidson.
Mysterie
Met MMX en Hope komen de Mars-manen opnieuw in de belangstelling te staan. In 2015 had de Amerikaanse Planetary Society Phobos en Deimos al aangeduid als goede startpunten voor de verdere verkenning van Mars. ‘Als we geen mensen naar de planeet zelf kunnen sturen, kunnen we ze misschien wel op Phobos en Deimos krijgen’ zegt John Logsdon.
Vandaag staan we dichter dan ooit bij een antwoord op hoe Phobos en Deimos zijn gevormd. Als we dat mysterie kunnen ontrafelen, zullen we ook meer te weten komen over hoe ons zonnestelsel – en de planeten, manen en asteroïden daarbinnen – is ontstaan. ‘Als we meer inzicht willen in het fijne raderwerk van ons zonnestelsel,’ aldus Davidson, ‘dan moeten we begrijpen hoe die manen zijn gevormd.’
