Reconceiling the orbital and physical properties of the martian moons
火卫一和火卫二的起源仍然是一个悬而未决的问题。目前，关于它们起源的三种假设（完整捕获两个不同的外太阳系小天体、与火星共同吸积以及在撞击产生的圆盘内吸积）都无法调和它们的轨道和物理特性。在这里，我们调查了预期的矿物成分和颗粒的大小，假设它们是在撞击产生的吸积盘内形成的，卫星曾经吸积。将我们的结果与目前卫星的光谱特性进行比较，我们可以得出结论，它们的组成部分不可能来自岩浆阶段，从而阻止了它们在盘的最内部形成。相反，在扩展的气体盘的外部的构建块的气体到固体冷凝被发现是一种可能的形成机制，因为它确实允许复制卫星的光谱和物理特性。这样的设想可能最终调和它们的轨道和物理特性，从而减轻了调用不太可能的捕获设想来解释它们的物理特性的需要。
2016-07-08 astro-ph.EP
Modelling cometary meteoroid stream traverses of the Martian Moons eXploration (MMX) spacecraft en route to Phobos
火星卫星探测（MMX）航天器是日本宇宙航空研究开发机构的一项火星及其卫星火卫一和火卫二任务。MMX将携带环火星尘埃监测器，这是一种新开发的轻型（$\mathrm{650\,g}$）大面积（$\mathrm{1\,m^2}$）尘埃撞击探测器。彗星流星体流（也称为尾迹）沿着彗星的轨道存在，形成行星际尘埃云的精细结构。这些彗星流主要由最大的彗星粒子（尺寸约为$\mathrm{100\,μm}$至1厘米）组成，它们以低速喷射，并在绕太阳几圈的过程中保持非常接近彗星轨道。行星际流星体探测环境空间尘埃流模型（IMEX）是新近发表的一个适用于内太阳系彗星流星体流的通用模型。利用IMEX研究了2024 - 2028年MMX任务期间CMDM对彗星尘埃流粒子的探测条件。该模型预测了在90天左右的时间内，12个通量为$\mathrm{100\,μm}$和至少为$\mathrm{10^{-3}\,m^{-2}\,day^{-1}}$的较大粒子的彗星流星体流的穿越。预测了114 P/Wiseman-Skiff彗星在2026年10月的最高通量$\mathrm{0.15\,m^{-2}\,day^{-1}}$。由于探测面积大，灵敏度高，CMDM将能够探测到前往火卫一途中的彗星流星体流。我们对MMX火星轨道阶段的模拟结果还预测了火星大气中流星雨的发生，这可能是从火星表面用着陆器或漫游车上的相机观测到的。最后，IM…
2021-03-30 astro-ph.EP
A novel ephemeris model for Martian moons incorporating their free rotation
本文提出火星卫星轨道—自转耦合星历模型，同步数值积分Phobos与Deimos的轨道和姿态，验证其与IMCCE/IAU结果一致并评估摄动影响。
2024-10-29 astro-ph.EP
On the Impact Origin of Phobos and Deimos I: Thermodynamic and Physical Aspects
火卫一和火卫二是火星的两颗小卫星。最近的工作表明，它们可以在撞击产生的圆盘内吸积。然而，对盘的详细结构和初始热力学性质知之甚少。在本文中，我们进行高分辨率SPH模拟火星月球形成的巨大影响，也可以形成北极光盆地。这次巨大的撞击使盘状物质升温（温度约为$\sim 2000$ K），熵增加为$\sim 1500$ J K $^{-1}$ kg $^{-1}$。因此，尽管一小部分盘材料（$< 5\%$）甚至会蒸发，但盘材料应该大部分熔化。通常，一块熔融盘材料估计为米级大小，这是由于在冲击过程中由其剪切速度和表面张力调节的碎裂。盘状物质最初具有高度偏心的轨道（$e \sim 0.6-0.9$），米级碎片以高撞击速度（$\sim 3-5$ km s $^{-1}$）连续碰撞可将它们磨成$\sim100 μ$ m级颗粒。另一方面，少量蒸发的盘材料冷凝成$\sim 0.1 μ$ m尺寸的颗粒。因此，火星卫星的组成部分预计是这些不同大小的颗粒的混合物，从米级到$\sim 100 μ$ m级颗粒和$\sim 0.1 μ$ m级颗粒。我们的模拟还表明，火卫一和火卫二的组成部分包含撞击物和火星物质（至少35%），其中大部分来自火星地幔（50-150公里深;至少50%）。我们的研究结果将为计划未来的火星卫星采样返回任务提供有用的信息，例如JAXA的MMX（火星卫星探测）任务。
2017-07-31 astro-ph.EP
Simultaneous Double Transits of Phobos and Deimos as Seen from the Martian Surface: A Millennium Catalogue
本文首次系统编制了火星表面观测到的火卫一和火卫二同时双凌的目录，确定了多个事件时间并分析了其几何限制。
2026-03-03 astro-ph.EP
On the Impact Origin of Phobos and Deimos IV: Volatile Depletion
最近的研究表明，火星的卫星火卫一和火卫二可能已经在一个巨大的撞击产生的圆盘内吸积，其成分大约是火星物质和撞击物物质的相等混合物。在巨大的撞击之后，火星表面被加热到$\sim3000-6000$ K，而月球的组成部分，包括富含挥发物的蒸汽，被加热到$\sim2000$ K。在本文中，我们调查的挥发性损失从火卫一和火卫二的积木水动力逃逸的蒸汽和辐射压力凝聚粒子。我们表明，不可忽略的挥发物（$> 10\%$的蒸汽温度$> 1000$ K通过流体动力学逃逸，和中度挥发性尘埃，冷凝在$\sim700-2000$ K通过辐射压力）的数量可以被删除后，在他们的第一个单轨道的影响，从近心远心。我们的研究结果表明，散装火卫一和火卫二耗尽挥发性元素。再加上未来的探索，如JAXA的MMX（火星卫星探索）任务，我们的结果将用于限制火卫一和火卫二的起源。
2018-06-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
On the Impact Origin of Phobos and Deimos II: True Polar Wander and Disk Evolution
火卫一和火卫二是火星的两颗小卫星，几乎在火星的赤道平面上运行。最近的研究表明，它们可以在撞击产生的内部致密和外部轻质圆盘内吸积，并且同一撞击可能形成北极光盆地，这是目前火星上的一个大的北半球盆地。然而，没有任何先验理由认为撞击会发生在北极附近（北极光号目前的位置），也不会在火星赤道平面（火卫一和火卫二的轨道）产生碎片盘。在本文中，我们调查这些遗留问题的巨大影响火星卫星的起源。首先，我们表明，质量赤字造成的北极光的影响盆地诱导全球重新定位的行星重新调整其主要的转动惯量与旋转极（真正的极地漫游）。这将使Borealis盆地的位置移向其当前位置。接下来，使用分析参数，我们调查的详细动力学演化的偏心倾斜盘从赤道平面的火星，形成的火星月球形成的影响。我们发现，由于火星引力场的动力学平坦$J_{2}$项和粒子-粒子非弹性碰撞导致的盘粒子的进动，使偏心率和倾角衰减，最终形成一个内部致密、外部较轻的赤道圆盘。我们的研究结果加强了火卫一和火卫二的巨大撞击起源，最终可以通过未来的样本返回任务进行测试，例如JAXA的火星月球探测（MMX）任务。
2017-11-07 astro-ph.EP astro-ph.IM
Implantation of Martian materials in the inner solar system by a mega impact on Mars
观测和陨石表明，火星物质神秘地分布在太阳系内部。对火星的巨大撞击会产生火星半球的二分法，火星的卫星可能会喷出火星物质。最近的一项工作表明，巨型撞击产生的碎片可能被捕获为火星特洛伊人，并植入小行星带。然而，尚未对碎片的数量、分布和组成进行研究。在这里，使用流体动力学模拟，我们报告说，大量的碎片（$\sim 1\%$火星的质量），包括火星地壳/地幔和撞击物的材料（$\sim 20:80$），被喷出的二分法形成的影响，并分布在$\sim 0.5-3.0$天文单位之间。我们的研究结果表明，未熔化的火星地幔碎片（火星质量的$\sim 0.02\%$）可能是火星特洛伊，匈牙利地区和主要小行星带富含橄榄石的小行星的来源，其中一些甚至撞击早期地球。一次巨大的撞击可以自然地将火星地幔物质植入内太阳系。
2018-03-19 astro-ph.EP astro-ph.IM
Non-thermal escape of the Martian CO$_2$ atmosphere over time: constrained by Ar isotopes
利用火星高层大气及其与太阳风相互作用的数值模型，模拟了从现在到$\sim 4.1$ 10亿年前（Ga）火星CO $_2$大气中由其离解产物C和O原子引起的离子逃逸。行星向散射拾取离子用于包括$^{36}$ Ar和$^{38}$ Ar同位素的外逸层粒子的溅射估计。总离子逃逸，溅射和光化学逃逸率进行了比较。对于3倍于现今太阳的太阳EUV通量$\geq$\（早于$\sim 2.6$ Ga），离子逃逸成为主导的大气非热损失过程，直到热逃逸在前诺亚世时期（早于$\sim 4.0\,-\,4.1$ Ga）占据主导地位。如果我们将CO $_2$相关解离产物的总逃逸时间外推到$\sim$ 4.1 Ga，则我们获得大于{在安静太阳风条件下通过非热逃逸的$\sim 0.4$ bar}的CO $_2$分压的{最大}理论当量。然而，表面-大气相互作用和/或极端太阳事件，如频繁的CME，可能会进一步增加这个值。通过将表面作为一个汇，高达0.9巴，或者在隐藏的碳酸盐储层的情况下甚至高达1.8巴，可能存在于4.1巴。$^{36}$ Ar/ $^{38}$ Ar同位素通过溅射和火山放气的分馏，从其最初的磁化率值5.3，如在41亿年前的火星陨石ALH 84001中测量的，然而，直到今天，对于假定的CO-$_2$分压{ $\sim0.01 -- 0.4$ \，bar，不含表面汇，和$\sim0.4 -- 1.8$ \…
2022-03-04 astro-ph.EP
The Sesquinary Catastrophe on Deimos can reconcile its excited past with its dynamically cool present
Purdue University（普渡大学）；SETI Institute（SETI研究所）
通过N体模拟和碰撞碎裂模型，提出二次撞击灾难作为自然屏障，防止Deimos轨道被过度激发，并解释其当前低偏心率和小倾角轨道。
2026-05-27 astro-ph.EP
Two Possible Orbital Histories of Phobos
本文通过数值积分比较火卫一的古老内迁假说与环—卫星循环假说，发现二者均符合其当前轨道，且火卫二偏心率因弱混沌不能用于区分二者。
2025-03-16 astro-ph.EP
A dynamical context for the origin of Phobos and Deimos
我们表明，一个模型中，火星生长在地球和金星附近，但随后分散出陆地区域产生一个自然的路径来解释低质量的火星卫星火卫一和火卫二。在这种情况下，火星经历的最后一次巨大撞击之后，其他行星胚胎会经历一段长时间（数十到数百万年）的近距离通过。这些近距离的通道扰动并动态加热任何由巨大撞击遗留下来的形成卫星的系统，并可以大大减少卫星系统的质量（有时为零）。大质量扰动体的近距离通过也提供了通过三体散射捕获小物体的机会。这两种机制导致低质量的月球系统与大量的碰撞历史。
2018-01-23 astro-ph.EP
Solar wind-driven day-to-day effects on the Martian thermosphere/exosphere composition
自1976年海盗号着陆器飞行任务对高层大气密度和组成的高度分布进行首次\emph{in-situ}测量以来，自2014年9月以来，MAVEN和MAVEN航天器利用质谱仪和其他相关有效载荷不断收集类似数据。使用两个轨道器几乎同时进行的观测，我们表明，两个数据集都证实了2018年6月1日至15日期间火星热层/外逸层中氩气（$Ar$）密度分布的显著逐日变化，当时太阳EUV辐射没有显示出任何明显的变化。我们扩展这项研究，包括母大气成分（$CO_{2}$，$Ar$，$He$，$N_{2}$）和光化学产品（$O$，$CO$）检查的效果太阳风等离子体（$e/H^{+}$）的速度和通量在上述时间间隔。由于2018年6月第一周额外的电子撞击解离和电离，这些成分的密度分布显示出显著的影响，这些影响在下周消退，恢复正常条件。这些第一次的结果解释的基础上，一些相关的中性和离子的化学反应。这一结果提供了一个重要的投入，未来的建模工作的火星热层/外逸层组成的研究和太阳EUV相关的变化，由于施瓦贝循环。
2021-03-02 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.space-ph
The Impact of Solar Radiation on the Martian Upper Atmosphere
本研究利用MAVEN和MOM的近同步数据，分析2018年6月火星150-300公里高度大气组分密度变化，结合光化学平衡揭示太阳辐射与太阳风对火星高层大气的调控机制。
2024-09-13 astro-ph.EP physics.space-ph
Has the impact flux of small and large asteroids varied through time on Mars, the Earth and the Moon?
在过去的3 Ga内太阳系的冲击通量通常被假定为随时间的推移是恒定的。然而，在主带的小行星解体事件可能是负责陨石坑尖峰在过去的2 Ga的地月系统。我们在这里调查的521个直径大于20公里的火星撞击坑的小陨石坑的记录的撞击物的大小频率分布的可能变化。我们发现，49个陨石坑（出521）对应于完整的陨石坑人口的这种规模的形成在过去的600马。我们在火星上的研究结果表明，在过去的600 Ma中，小型（> 5米）和大型小行星（> 1公里）的通量是耦合的，彼此之间没有变化。分析了地球和月球上大陨石坑的现有数据集，并与我们在火星上的结果进行了比较。在地球上，我们推断出一组撞击坑的形成位置，由于板块构造重建，并表明在奥陶纪时期，约470 Ma前，形成的一组陨石坑似乎是一个保存偏见。在月球上，陨石坑年龄信号的后期增加可能是由于用于确定这些撞击日期的不确定校准方法（即月球撞击喷出物中的岩石丰度），其他校准与恒定的陨石坑产生率一致。我们的结论是耦合的陨石坑的生产率之间的陨石坑大小的陨石坑和直径下降到100米的内太阳系。这与将小行星送入跨行星轨道的传统模式是一致的：亚尔科夫斯基效应缓慢地将小行星解体产生的大碎片推向轨道共振，而较小的碎片则通过碰撞级联被磨碎。这表明过去小行星分裂对D > 100 m的陨石坑率的影响有限或不存在。
2021-12-31 astro-ph.EP
Composition and origin of L5 Trojan asteroids of Mars: Insights from spectroscopy
我们通过反射光谱研究了L5火星特洛伊小行星的矿物学，特别是（101429）1998 $\mbox{VF}_{31}$，这是唯一不属于尤里卡家族的L5特洛伊小行星（Christou，2013）。我们发现这颗小行星很可能属于Bus-Demeo S-复合体，与Rivkin等人（2007年）的观点一致，并与Sq-或S-型小行星、月球表面以及火星和月球陨石获得了良好的光谱匹配。与光谱端元的混合物拟合表明表面富含镁的斜方辉石和铁金属，或者是斜长石和金属与少量贫镁斜方辉石的混合物。金属成分可能是小行星固有矿物组成的一部分，也可能是极端空间风化的迹象。我们讨论了（101429）的几种起源方案。这颗小行星可能与富含铁的原始无球粒陨石有关（Rivkin等人），可能起源于火星的撞击喷出物-正如最近对尤里卡家族小行星提出的那样（Polishook等人，2017年）-或者可能是月球原始固体地壳的遗迹碎片。另一方面，如果（101429）是火星特洛伊云的一个相对较新的成员（Christou等人，2020年），它的起源可能追溯到内主带的高倾角小行星家族。对于橄榄石占主导地位的尤里卡家族，我们发现这两颗较小的小行星在光谱上比（5261）尤里卡更相似。所有三颗小行星的光谱轮廓非常相似，短波长为$\sim$ 0.7 $μ$ m，但在较长波长处发散。特别是对于两个较小的小行星，我们发现光谱几乎相同的$0.8$ $μ$ m…
2020-10-21 astro-ph.EP
Secular evolution of a satellite by tidal effect. Application to Triton
太阳系中的一些卫星，包括月球，似乎是在过去的某个时刻从日心轨道上被捕获的，然后演变成现在的构型。这种捕获发生的确切过程是未知的，但在行星的引力场中，气体拖曳或大规模碰撞中的小行星双星的解离似乎是最好的候选者。然而，所有这些机制都使卫星处于椭圆轨道，需要将其阻尼到目前几乎为圆形的轨道。在这里，我们给出了一个完整的描述的长期潮汐演变的卫星后，刚刚进入一个绑定状态的行星。特别是，我们考虑到卫星的自旋演化，这在以前的研究中往往被假定为同步的。我们将我们的模型应用于海卫一，并成功地解释了一些地球物理性质的这颗卫星，以及观察到的海王星系统的主要动力学特征。
2009-09-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
