Vreemde groeven op Phobos veroorzaakt door rollende stenen

Phobos gefotografeerd door Viking 1
Deze opname van Phobos werd in 1977 gemaakt door de Viking 1. Links is de Stickney krater zichtbaar. De vreemde groeven lopen horizontaal over de afbeelding. Credit: NASA Goddard Space Flight Center.

In de jaren ’70 van de vorige eeuw stuurde NASA de Mariner- en Viking-missies de ruimte in om de planeten in ons zonnestelsel te verkennen. Alle drie de missies (er waren twee Vikings) maakten opnames van de maan Phobos van Mars. Het waren de eerste afbeeldingen van de kleine, aardappelvormige maan en de afbeeldingen toonden een vreemd fenomeen: rare lineaire groeven aan het oppervlak van Phobos.

Astronomen hebben verschillende theorieën opgesteld voer de herkomst van deze groeven. Sommige astronomen suggereerden dat Phobos bedekt was met afval van grote inslagen en dat dit puin heeft gezorgd voor de groeven aan het oppervlak. Anderen dachten dat de groeven werden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van Mars. Die aantrekkingskracht zou de kleine maan geleidelijk aan uit elkaar trekken. Weer anderen dachten dat er een verband moest zijn tussen de inslag die de grote krater Stickney heeft veroorzaakt en de groeven.

Onlangs verschenen onderzoek versterkt de laatste theorie die zegt dat er een verband is tussen de inslag die Stickney veroorzaakte en de groeven.

Het onderzoek is uitgevoerd door Kenneth Ramsley en James Head, beiden van de universiteit van Brown. Ze gebruikten computermodellen om de beweging van puin vanuit de Stickney krater te simuleren. Hun modellen toonden aan dat rotsblokken die over het oppervlak rollen na de inslag die Stickney veroorzaakte mogelijk een vreemd patroon van groeven veroorzaakten. Head was overigens een van de eersten die al in de jaren ’70 dit idee voorstelden.

Phobos is een kleine maan met een diameter van slechts 27 kilometer Daarmee vergeleken is de Stickney krater (die is vernoemd maar de vrouw van Asaph Hall, de ontdekker van Phobos) die een doorsnede heeft van 9 kilometer enorm groot. Stickney is zo groot dat er nog een kleine krater in de krater zit.

Phobos met de Stickney krater
Deze opname van Phobos en de Stickney krater werd in 2008 gemaakt door de Mars Reconnaissance Orbiter van de NASA. De groeven zijn op deze opname duidelijk zichtbaar. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Een inslag van de grootte van Stickney zou vele tonnen aan materiaal weggeslagen moeten hebben dat als rotsblokken over het oppervlak heeft gerold waarbij die vreemde groeven moeten zijn ontstaan. Dat is wat de simulaties tenminste laten zien. Maar er zitten nog enkele haken en ogen aan deze theorie.

Intuïtie zegt ons meteen dat al die groeven eigenlijk als stralen vanuit Stickney zouden moeten komen, maar dat doen ze dus niet. Sommige groeven lopen over andere groeven heen en dat betekent dat ze op verschillende tijden zijn ontstaan. Weer andere groeven lopen dwars door Stickney heen en dat zou betekenen dat de krater er al was toen de groeven ontstonden. Het oppervlak van Phobos vertoont ook een zogenaamde dode vlek waar geen groeven zichtbaar zijn.

De twee astronomen maakten hun computermodel door gebruik te maken van gedetailleerde gegevens die rekening hielden met de vorm en de topografie van Phobos maar ook werd er rekening gehouden met de draaiing en de baan rond Mars en zwaartekrachtsinvloeden. Volgens de twee is het model een experiment dat ze draaiden op een laptop. “We stoppen er alle basis ingrediënten in, we drukken op een knop en dan zien we wel wat er gebeurd”, aldus Ramsley.

Phobos gefotografeerd door de Mars Express
Een close-up van Phobos dat in 2010 werd gemaakt door de Mars Express. Credit: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)

Volgens de onderzoekers hadden ze geen verwachtingen over wat het model op zou leveren maar ze waren verrast over hoe goed het model de groeven op Phobos berekende. Het model liet zien dat de rotsblokken de neiging hadden om zichzelf in parallelle banen te verspreiden die overeenkomen met de parallelle groeven die we nu op Phobos zien. Het model biedt ook een mogelijke verklaring voor andere onbegrepen groevenpatronen.

Op een groter object zouden rotsblokken van een inslag enige tijd rollen voordat ze door de zwaartekracht en de wrijving worden vertraagd en uiteindelijk stilvallen. Maar op Phobos zijn er rotsblokken geweest die bleven rollen en stuiteren. Dit verklaart waarom de groeven niet overeenkomen met patronen op grotere objecten. Als een rotsblok eenmaal om de maan is gestuiterd zijn de groeven niet meer gericht naar de krater toe.

Het model verklaart ook andere facetten van de groeven op Phobos. Omdat rotsblokken steeds om de maan heen konden blijven rollen zouden ze ook eerdere groeven kunnen hebben doorsneden. Ze zouden ook terug kunnen zijn gerold naar hun startpositie, de Stickney krater, waardoor er groeven in de krater zelf ontstonden.

Maar hoe zit het dan met die blinde vlek waar geen groeven zijn?

Het gebied waar geen groeven voorkomen is lager gelegen terrein dat wordt omringd door hoger gelegen “lippen”. De simulatie laat zien dat rotsblokken deze lippen raakten en werden gelanceerd waardoor ze pas weer aan de andere kant van het lager gelegen gebied terecht kwamen. De onderzoekers vergelijken met een skischans waar de rotsblokken werden gelanceerd.

Volgens Ramsley geeft het model antwoorden op sommige belangrijkste vragen over de groeven op Phobos en plaatst het model de Stickney krater in het midden van al deze antwoorden. De twee onderzoekers denken dat het “rollende rotsblokken”-model de meeste, zo niet alle, groeven op Phobos kan verklaren.

 

Eerste publicatie: 22 november 2018