맨위로가기

화성의 위성

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

화성의 위성은 화성을 공전하는 두 개의 위성인 포보스와 데이모스를 말한다. 1877년 아사프 홀에 의해 발견되었으며, 그리스 신화에 등장하는 공포의 신 포보스와 데이모스의 이름을 따 명명되었다. 초기에는 화성에 위성이 있다는 추측이 있었고, 조나단 스위프트의 소설 《걸리버 여행기》에 등장하기도 했다.

포보스와 데이모스는 불규칙한 모양을 하고 있으며, 포보스는 화성 표면에서 가깝고 데이모스는 조금 더 멀리 떨어져 있다. 포보스는 7시간 30분마다 화성을 공전하고, 데이모스는 약 30시간에 한 번 공전한다. 두 위성은 조석 고정되어 항상 같은 면을 화성으로 향하고 있다.

화성 위성의 기원에 대해서는 소행성 포획설, 화성 형성 시 동시 생성설, 거대 충돌로 인한 생성설 등 다양한 가설이 존재한다. 현재까지 여러 탐사선들이 화성 위성에 대한 사진과 자료를 전송했지만, 이들을 직접 탐사하거나 표면에 착륙하려는 시도는 많지 않았다. 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 2026년 화성 위성 탐사(MMX) 임무를 통해 포보스에서 샘플을 채취할 계획이다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 화성의 위성 - 포보스 (위성)
    포보스는 불규칙한 형태와 낮은 반사율을 가진 화성의 위성으로, 스틱니 크레이터를 포함한 크레이터와 홈이 많은 표면을 가지고 있으며, 화성에 점차 끌려가 파괴될 것으로 예상된다.
  • 화성의 위성 - 데이모스 (위성)
    데이모스는 1877년 아사프 홀에 의해 발견된 화성의 위성으로, 그리스 신화 속 공포의 신의 이름을 따 명명되었으며, 불규칙한 모양에 충돌구로 덮인 표면을 가지고 있고, 조석 가속으로 인해 화성에서 멀어지고 있다.
  • 위성 목록 - 목성의 위성
    목성의 위성은 2023년 2월 기준 95개가 확인되었고 크기, 궤도, 기원 등이 다양하며 규칙 위성(내부 위성, 갈릴레이 위성)과 불규칙 위성으로 나뉜다.
  • 위성 목록 - 명왕성의 위성
    명왕성의 위성은 카론을 포함하여 총 5개로 구성되어 있으며, 카론은 명왕성과 질량 중심이 표면 밖에 위치하여 이중 행성으로 분류되기도 하고, 나머지 작은 위성들은 카론과 궤도 공명 상태에 있을 가능성이 있으며, 힐 권 반경 내에 조밀하게 분포하는 특징을 가진다.
  • 화성 - 2001 마스 오디세이
    2001 마스 오디세이는 화성 표면의 원소, 물, 광물 분포 및 방사선 환경을 조사하고 다른 화성 탐사 임무와의 통신을 중계하는 NASA의 화성 궤도 탐사선이다.
  • 화성 - 포보스 (위성)
    포보스는 불규칙한 형태와 낮은 반사율을 가진 화성의 위성으로, 스틱니 크레이터를 포함한 크레이터와 홈이 많은 표면을 가지고 있으며, 화성에 점차 끌려가 파괴될 것으로 예상된다.
화성의 위성
특징
궤도 특성화성의 위성
모행성화성
위성 수2
안쪽 위성포보스
바깥쪽 위성데이모스
물리적 특성
질량 범위1.0659×10^16 kg (포보스) - 1.4762×10^15 kg (데이모스)
반지름 범위11.2667 km (포보스) - 6.2 km (데이모스)
궤도 특성
궤도 긴반지름 범위9377 km (포보스) - 23460 km (데이모스)
공전 주기 범위0.3189일 (포보스) - 1.262일 (데이모스)
발견
발견자아사프 홀
발견일1877년

2. 발견과 명명

아사프 홀은 1877년에 화성의 두 위성 포보스와 데이모스를 발견했다.[79][80][81] 두 위성의 이름은 그리스 신화에 등장하는 전쟁의 신 아레스의 쌍둥이 아들 포보스 (「경악」의 뜻)와 데이모스 (「공포」의 뜻)의 이름에서 유래했다. 아레스는 로마 신화에서 마르스(화성)에 해당한다.[85]

두 위성의 원래 영문명 철자는 이튼 학교의 이학 석사 헨리 마단(1838년~1901년)이 제안했다.[85]

이후, 21세기 초까지 다른 위성을 찾기 위한 관측이 이루어졌으나, 23.5등급보다 밝은 위성은 발견되지 않았다.[87]

2. 1. 초기 추측

목성의 위성이 발견된 후 화성에도 위성이 있지 않을까라는 추측이 시작되었다. 갈릴레오 갈릴레이는 토성의 양쪽에 돌출부 두 개가 있는 것을 관측했으나(이후 이 돌출부는 고리로 밝혀진다.), 이를 숨기기 위해 아나그램 ''smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras'' (''Altissimum planetam tergeminum observavi'', "나는 가장 멀리 있는 행성이 3중의 형태를 하고 있음을 관측했다.")을 사용했다. 요하네스 케플러는 이를 ''Salve umbistineum geminatum Martia proles'' (안녕하신가, 분노에 찬 쌍둥이, 마르스의 아들들이여)로 잘못 해석했다.[68]

케플러에게 영감을 받았을지도 모르는 (그리고 케플러의 제3 행성운동법칙을 언급한) 조너선 스위프트는 그의 1726년 풍자 소설 《걸리버 여행기》 3부 〈라퓨타로의 항해〉 편에서 화성에 달 두 개가 있다는 언급을 한다. 작품 속 라퓨타의 천문학자들은 화성을 도는 위성 두 개를 발견했으며, 두 위성은 각각 화성 지름의 3배, 5배 거리에서 행성을 각각 10시간, 21.5시간에 1회 공전하는 것으로 나온다. 포보스와 데이모스(둘 다 스위프트가 소설을 발표한 지 100년 넘게 지난 1877년 발견되었음)의 실제 공전궤도 거리는 각각 화성 직경의 1.4배, 3.5배이며 공전 주기는 각각 7.66시간, 30.35시간이다.[69][93]

볼테르의 1752년작 단편 소설 《미크로메가스》는 지구를 방문한 외계인을 다루고 있는데 화성의 두 위성도 언급된다. 볼테르는 아마도 스위프트에게 영향을 받은 것 같다.[72][73] 이상의 '예측들'을 인정하는 차원에서 데이모스에 있는 충돌구 두 개는 스위프트와 볼테르로 명명되었으며[74][75] 포보스의 라퓨타 지역과 라가도 평원 둘 다 걸리버 여행기에 나오는 지역명으로, 전자는 하늘을 나는 섬의 이름이고 후자는 가상국가 발니바르비의 수도명이다.[76]

요하네스 케플러는 지구의 위성, '''화성의 위성''', 목성의 위성의 수가 등비수열을 이룬다고 보고 화성에 위성이 2개 있을 것이라고 처음 예측했다.

2. 2. 발견

아사프 홀은 1877년 8월 12일 UTC 07:48에 데이모스를, 같은 해 8월 18일 미국 워싱턴 D.C.의 해군 천문대(포기보텀 소재 구 해군 천문대)에서 GMT 09:14에 포보스를 발견했다.(당대 언론은 1925년 이전 기준인 천문일[78]에 따라 워싱턴 평균시 기준으로, 데이모스를 8월 11일 14시 40분, 포보스를 8월 17일 16시 06분에 발견한 것으로 보도했다.)[79][80][81] 홀은 8월 10일에 이미 화성의 위성으로 보이는 것들을 목격했었지만 날씨가 좋지 않아서 명확하게 확인하지 못했다.

화성의 위성들을 발견하는 데에 사용한 망원경.


아사프 홀은 포보스 발견 사실을 다음과 같이 공책에 기록했다.[82]

> (1877년 8월) 11일 이른 밤에 관측을 반복했고 아무것도 찾지 못했다. 그러나 몇 시간 후 다시 시도하여 화성을 따라가는 쪽의 약간 북쪽에서 희미한 천체 하나를 찾아냈다. 강에서 올라온 안개가 작업을 중단시켜서 그 천체의 위치를 관측한 것을 확인할 시간이 거의 없었다. 이 관측은 11일 밤 1시 30분에 있었다. 흐린 날씨가 며칠 동안 이어졌다.

> 8월 15일 날씨가 조짐이 좋아서 천문대에서 잤다. 11시 정각에 천둥이 치고 하늘이 개어 관측이 재개되었다. 그러나 대기 상태가 매우 좋지 않아 화성이 너무 반짝거리고 불안정해서, 우리가 지금 알고 있는 그 천체 - 그때에는 행성에 너무 가까워 보이지 않았다 -의 어떤 것도 보이지 않았다.

> 8월 16일 그 천체가 행성을 따라가는 쪽에서 다시 발견되었는데, 이날 밤의 관측은 그 천체가 행성과 함께 움직임을 보여주었으며 그게 만약 위성이라면 이각 위치 어딘가에 있었던 것이다. 지금까지 천문대의 누구에게도 화성의 위성을 찾는 것에 대해 말하지 않았으나, 16일 관측 후 새벽 3시 정각에 천문대를 나오면서 (관측 대상) 천체를 보여줬던 내 조교 조지 앤더슨에게 내가 화성의 위성을 발견한 것 같다고 말해줬다. 또한 그에게 이 문제가 의심의 여지가 없어질 때까지 무엇도 언급되는 것을 원치 않으니 비밀로 해두고 있으라고 이야기했다. 그는 아무 말도 하지 않았으나 이 건은 비밀로 하기에는 너무 근사한 것이라서 나는 스스로 발견 사실을 털어놓았다. 8월 17일 1시에서 2시 정각 사이 관측 기록들을 정리하던 중 뉴컴 교수가 아침을 먹으러 내 방에 들어왔는데, 행성과 함께 움직이는 것으로 증명된 화성 근처 희미한 천체의 측정 자료들을 그에게 보여주었다.

> 8월 17일 바깥쪽 위성을 기다리면서 바라보던 중 안쪽 위성이 발견되었다. 17일과 18일의 관측들은 이 천체들의 성격에 대해 의심의 여지를 주지 않았으며 로저스 제독이 이 발견을 공식 발표했다.

위성 발견에 사용된 도구는 26인치(66 cm) 반사 망원경으로 당시에는 포기보텀에 설치되어 있었다.[83] 이 망원경은 1893년 렌즈가 재장착되었고 새로운 돔으로 옮겨져 지금에 이른다.[84]

두 위성의 원래 영문명 철자는 이튼 학교의 이학 석사 헨리 마단(1838년~1901년)이 제안한 ''Phobus'' 와 ''Deimus''였다. 그는 일리아스 제15권(공포와 경악을 소환하는 아레스가 등장한다.)에서 이 명칭을 가져왔다.[85]

2. 3. 화성의 위성 괴담

월터 스콧 휴스턴은 1959년 4월 ''Great Plains Observer''에 "시에라스 대학교의 아서 하얄 박사는 화성의 위성들이 사실은 인공위성이라고 발표했다"라는 만우절 장난을 쳤다. 그러나 하얄 박사와 시에라스 대학교는 실존하지 않는 가공의 인물과 단체였다.[86] 이후 소련 과학자 이오시프 시클로브스키가 휴스턴의 주장을 진지하게 받아들이면서, 이 장난은 세계적인 주목을 받았다.[86] 시클로브스키는 포보스의 밀도 추정치(이후 잘못된 것으로 밝혀짐)를 바탕으로 포보스가 속이 빈 금속 껍데기라고 주장했다.[23]

2. 4. 최근 연구

2003년 스콧 S. 셰퍼드와 데이비드 C. 주잇은 화성의 힐 권 전체를 대상으로 불규칙 위성을 탐사했다. 하지만 화성에서 반사되는 빛 때문에 포보스와 데이모스가 있는 안쪽 몇 분각 내에서는 탐색이 불가능했다.[24] 이후 탐색 결과 안시한계적색등급 23.5(반지름 약 0.09 km, 반사율 0.07)보다 밝은 천체는 없었다.[87]

3. 특징

화성의 두 위성 포보스와 데이모스는 지구의 달과는 여러 면에서 다른 특징을 보인다.

화성의 위성
이름지름 (km)질량 (kg)궤도 경사각(°)이심률평균 궤도 반경 (km)공전 주기 (시간)평균 출몰 주기
포보스22.2 (27 × 21.6 × 18.8)1.08×10161.080.01519,3787.6611.12h
데이모스12.6 (10 × 12 × 16)1.5×10150.930.0003323,46030.315.44d


  • 크기와 겉보기: 포보스는 화성 표면에서 지구 보름달의 약 1/3 크기로 보이며, 각지름은 8'(떠오를 때)에서 12'(천정) 사이이다. 데이모스는 별처럼 보이며 각지름은 약 2'로 지구에서 보는 금성보다 약간 크다. 화성에서 태양 각지름은 약 21'로 훨씬 커서 개기일식은 일어나지 않고, 포보스의 태양면 통과나 데이모스의 태양면 통과 현상이 나타난다.

  • 움직임 및 조석 고정: 포보스는 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지며 약 11시간 만에 다시 뜬다. 데이모스는 동쪽에서 뜨지만 매우 천천히 움직여 약 2.7일 후 진다. 두 위성 모두 조석 고정되어 항상 같은 면만 화성을 향한다.


2004년 3월 10일, MER 오퍼튜니티 로버가 관측한 포보스의 태양면 통과

  • 미래: 포보스는 조석력으로 궤도가 점차 낮아져 미래에 로슈 한계를 넘어 파괴될 것으로 예상된다.[26][27] 반면 데이모스는 궤도가 점차 멀어지고 있다.[29]


1950년대~1960년대 포보스 인공 천체설이 제기되었으나, 이후 부인되었다.

3. 1. 궤도

화성의 적도 근처에서 포보스를 보면 보름달 형태일 때 지구에서 보이는 보름달의 약 3분의 1 크기로 보인다. 각지름은 8'(떠오를 때)에서 12'(머리 위에 있을 때) 사이이다. 화성에서 가깝기 때문에 관측자가 적도에서 멀어질수록 작게 보이고, 극관 지대에서는 지평선 아래로 가려 보이지 않는다. 데이모스는 밝은 별이나 행성처럼 보이며, 각지름은 지구에서 본 금성보다 약간 큰 2' 정도이다. 반면 화성에서 본 태양의 각지름은 약 21'이므로, 두 위성 모두 태양을 완전히 가리지 못해 화성에서는 개기일식을 볼 수 없다. 대신 포보스 표면에서는 개기일식이 매우 흔하게, 거의 매일 밤 일어난다.[88]

포보스와 데이모스의 움직임은 지구의 달과는 매우 다르다. 포보스는 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지고, 약 7시간 만에 다시 서쪽에서 떠오른다. 데이모스는 동기 궤도 바로 바깥에 있어 동쪽에서 뜨지만, 하늘을 매우 천천히 횡단한다. 데이모스의 공전 주기는 30시간이지만, 화성의 자전 속도보다 약간 느려 화성 표면에서 데이모스가 서쪽으로 지는 데에는 2.7 화성일이 걸린다.

두 위성은 모두 조석 고정되어 항상 같은 면만 화성을 향한다. 포보스는 화성의 자전 속도보다 빠르게 공전하므로, 조석력은 포보스의 공전 궤도를 천천히, 그러나 지속적으로 작게 만든다. 미래에 포보스가 로슈 한계에 이르면 조석력에 의해 산산조각날 것이다.[89] 반면 데이모스는 충분히 멀리 떨어져 있어 지구의 달처럼 공전 궤도가 점차 커지고 있다.[90]

표기이름 및 발음그림지름 (km)표면적 (km2)질량 (kg)긴반지름 (km)공전 주기 (h)평균 달의 뜨고 지는 주기 (h, d)궤도 이심률궤도 경사 (°)
I포보스
27×21.6×18.81,54810.7 × 10159,3777.6611.12 h (0.463 d)0.01511.093
II데이모스
10×12×164831.5 × 101523,46030.31131 h (5.44 d)0.000330.93



화성, 포보스, 데이모스의 상대적인 크기와 거리를 축척에 맞춰 표시


'''2024년 3월 5일:''' 미국 항공우주국(NASA)은 화성 탐사 로버 ''퍼서비어런스''가 촬영한 데이모스, 포보스 및 수성의 통과 현상 이미지를 공개했다.

3. 2. 물리적 특징

행성 표면에서 바라본 위성들의 겉보기 크기. 왼쪽은 화성의 위성 데이모스와 포보스, 오른쪽은 지구의 달이다.(화성 위성들은 2013년 8월 1일 큐리오시티 로버가 촬영)


화성의 적도 부근에서 포보스를 보면 보름달의 3분의 1 정도 크기로 보인다. 각지름은 8'(떠오를 때)에서 12'(머리 위에 있을 때) 사이이다. 포보스는 화성과 가까워서 관측자가 화성의 적도에서 멀어질수록 작게 보이고, 극지방에서는 지평선 아래로 가려 보이지 않는다. 데이모스는 밝은 별이나 행성처럼 보이는데, 금성보다 약간 크고 각지름은 약 2'이다. 화성에서 본 태양의 각지름은 약 21'이므로, 두 위성 모두 태양을 완전히 가리지 못해 화성에서는 개기일식이 일어나지 않는다. 반대로 포보스 표면에서는 개기일식이 거의 매일 밤 일어날 것이다.[88]

포보스와 데이모스의 움직임은 지구에서 보는 달과는 매우 다르다. 포보스는 서쪽에서 떠서 동쪽으로 지고, 7시간 만에 다시 서쪽에서 떠오른다. 데이모스는 동기 궤도 바로 바깥에 있어 동쪽에서 뜨지만 매우 천천히 움직인다. 데이모스의 공전 주기는 30시간이지만, 화성의 자전 속도보다 약간 느려 화성 표면에서 서쪽으로 지는 데에는 2.7 화성일이 걸린다.

두 위성은 모두 조석 고정되어 항상 같은 면만 화성을 향한다. 포보스는 화성의 자전 속도보다 빠르게 화성을 공전하여 조석력이 포보스의 공전 궤도를 점차 작게 만들고 있다. 미래에 포보스가 화성에 충분히 가까워지면 (로슈 한계에 이르면) 조석력에 의해 산산조각날 것이다.[89] 반대로 데이모스는 충분히 멀리 떨어져 있어 지구의 달처럼 공전 궤도가 점차 커지고 있다.[90]

이름사진지름 (km)표면적 (km2)질량 (kg)공전궤도 반지름 (km)공전 주기 (h)평균 월출 주기 (h, d)
화성 I포보스22.5334km(27×21.6×18.8 km)1,548 km21.08×10169377km7.6611.12 h (0.463 d)
화성 II데이모스12.4km (10×12×16 km)483 km22×101523460km30.35131 h (5.44 d)
화성, 포보스, 데이모스의 상대적 크기와 서로 떨어진 거리를 실제 비례에 맞게 보여주는 그림.


4. 기원

화성의 위성, 포보스와 데이모스의 기원은 천문학계에서 여전히 논쟁거리이다.[91][31] 이 두 위성은 탄소질의 C형 소행성과 여러 면에서 유사하다. 알베도(반사율), 밀도, 스펙트럼 등이 C형 또는 D형 소행성과 매우 흡사하다.[92][32]

이러한 유사성 때문에 화성의 두 위성이 소행성대에서 포획된 소행성이라는 가설이 제기되었다.[93][94][33][34] 그러나 이 가설은 포보스와 데이모스의 궤도가 거의 원형이며, 궤도면이 화성의 적도면과 거의 일치한다는 점을 설명해야 한다.[95][35] 즉, 초기에 찌그러진 궤도를 가졌던 천체가 어떻게 원형 궤도로 바뀌고, 궤도 경사각이 화성의 적도면과 일치하게 되었는지 설명해야 한다.

이에 대한 가능한 설명으로 화성의 대기가 천체를 끌어당기는 과정과 조석력이 함께 작용했다는 것이 제시되었다.[95] 하지만 이 설명은 데이모스의 경우 충분한 시간이 없었다는 문제점이 있다.[91][31] 또한, 포획 과정에서 에너지 손실이 필요한데, 현재 화성의 대기는 포보스 크기의 천체를 포획하기에는 너무 희박하다.[91][31] 제프리 랜디스는 포획된 천체가 이중소행성이었고, 조석력에 의해 분리되면서 포획되었을 수 있다고 주장했다.[78][15]

또 다른 가설은 화성 형성 후 주변에 남아있던 물질들이 다시 뭉쳐 포보스와 데이모스가 만들어졌다는 것이다.[97][36] 이 가설은 포보스 내부의 높은 다공도(밀도를 고려하면 빈 공간이 전체 부피의 25~35%를 차지)[98][38]를 설명하는 데 유리하다. 열 적외선 관측 결과 포보스의 주성분이 필로규산염광물로 밝혀졌는데, 이는 화성 표면에서 흔히 발견된다.[99][39] 포보스의 스펙트럼이 콘드라이트 운석과 다르다는 점도 소행성 기원설과 배치된다.[99] 이러한 증거들은 지구의 달이 생성된 거대충돌 가설처럼, 화성에 큰 충돌로 튀어나간 물질이 다시 뭉쳐 포보스가 만들어졌다는 가설을 뒷받침한다.[100][40]

최근 화성 인사이트 임무의 지진 및 궤도 데이터 분석 결과, 포보스와 데이모스가 약 10억~27억 년 전 공통 조상의 파괴로 생성되었다는 가설이 제안되었다.[44] 그러나 N체 시뮬레이션 결과 단일 조상 위성 시나리오는 두 위성 간 충돌로 104년 안에 파편 고리를 형성해야 하므로 가능성이 낮다.[45]

다른 가설로는 화성이 토성이나 해왕성 궤도 밖에서 온 물체와 충돌하여 다량의 물을 포함한 원반을 생성했고, 이로 인해 층상 규산염 광물이 생성되었을 가능성이 제시되었다.[46]

이처럼 화성 위성 기원에 대한 논쟁은 진행 중이며, 더 많은 연구와 탐사가 필요하다.

4. 1. 소행성 포획설

소행성대에서 화성의 위성들이 비롯했음을 보여주는 애니메이션.


화성의 위성인 포보스와 데이모스가 어디에서 왔는지는 천문학계의 논쟁거리이다.[91] 포보스와 데이모스는 모두 탄소질의 C형 소행성과 유사하며, 스펙트럼, 반사율, 밀도 또한 C형 또는 D형 소행성과 비슷하다.[92] 이러한 유사성을 바탕으로, 두 위성이 소행성대에서 포획된 천체일 수 있다는 가설이 제기되었다.[93][94]

하지만 이 가설에는 몇 가지 문제점이 있다. 두 위성은 궤도가 원형에 가깝고 궤도면이 화성의 적도면과 거의 일치한다. 따라서 '포획 기원론'은 포획 당시 크게 찌그러져 있던 궤도가 원형으로 바뀌고, 궤도 경사각이 화성의 적도면에 맞춰지는 과정을 설명해야 한다.[95] 이에 대해 화성의 대기가 천체를 끌어당기는 과정과 조석 고정이 함께 작용하여 현재의 위성계를 만들었을 것이라는 설명이 제시되었지만,[95] 데이모스의 경우 이 과정이 일어날 충분한 시간이 있었는지는 불확실하다.[91]

포획이 일어나기 위해서는 에너지 손실이 필요한데, 현재 화성의 대기는 포보스 크기의 천체를 포획하기에는 너무 희박하다.[91] 제프리 랜디스는 원조 천체가 이중소행성이었고 이들이 조석력에 의해 분리되었다면 포획이 일어날 수 있었을 것이라고 주장했다.[78]

4. 2. 동시 생성설

화성의 위성인 포보스와 데이모스가 어디에서 왔는지는 천문학계에서 논쟁거리이다.[91] 이 두 위성은 모두 탄소질의 C형 소행성과 유사하며, 스펙트럼, 반사율, 밀도 등이 C형 또는 D형 소행성과 비슷하다.[92]

이러한 유사성을 바탕으로, 두 위성이 소행성대에서 포획된 천체라는 가설이 제기되었다.[93][94] 그러나 이 가설은 두 위성의 궤도가 원형에 가깝고 화성의 적도면과 거의 일치한다는 점을 설명해야 한다.[95] 이에 대해 화성의 대기가 천체를 끌어당기고 조석 고정이 함께 작용하여 현재의 위성계를 만들었다는 설명이 제시되지만, 데이모스에게 충분한 시간이 주어졌는지는 불확실하다.[91] 제프리 랜디스는 원조 천체가 이중소행성이었고 조석력에 의해 분리되었다면 포획이 가능했을 것이라고 주장했다.[78]

또 다른 가설은 화성이 만들어진 후 화성 근처에서 물질이 다시 뭉쳐 포보스와 데이모스가 생성되었다는 것이다.[97] 포보스 내부의 높은 다공도와 열 적외선 관측 결과는 필로규산염광물이 주성분임을 보여주는데, 이는 화성 표면에서 발견되는 광물이다. 포보스의 스펙트럼은 콘드라이트 운석과 달라 소행성대 기원설과 모순된다.[99] 이러한 증거들은 화성을 타격한 대충돌 때 튀어나간 물질이 위성 궤도에서 다시 뭉쳐 포보스가 만들어졌다는 가설을 뒷받침한다.[100] 이는 지구의 달이 생성된 원인인 거대충돌 가설과 유사하다.

화성 위성들은 화성이 화성 크기의 3분의 1에 이르는 원시행성과 충돌한 뒤, 화성 주위에 고리가 생기고 이 고리 안쪽에서 커다란 위성이 만들어진 후, 이 위성과 바깥쪽 고리 사이의 중력적 상호작용으로 포보스와 데이모스가 형성되었다는 가설도 있다. 이후 큰 위성은 화성에 충돌했지만 작은 위성 둘은 살아남았다는 것이다. 이 가설은 두 위성 표면이 고운 입자로 덮여 있고 내부에 빈 곳이 많다는 사실과 부합한다.[101][102]

최근에는 화성 인사이트 임무 등의 데이터를 바탕으로, 약 10억에서 27억 년 전에 공통 조상이 파괴되어 포보스와 데이모스가 태어났다는 가설이 제안되었다.[44]

4. 3. 충돌 기원설

화성의 위성 포보스와 데이모스의 기원은 천문학계의 논쟁거리였다.[91] 두 위성은 모두 탄소질의 C형 소행성과 스펙트럼, 반사율, 밀도 등이 유사하여, 소행성대에서 포획되었다는 가설이 제기되었다.[92][93][94] 그러나 두 위성의 궤도는 원형에 가깝고 화성 적도면과 거의 일치하여, 포획설은 궤도 변화 과정을 설명해야 하는 과제가 있다.[95] 이에 대해 화성의 대기 항력과 조석력이 함께 작용했을 가능성이 제시되었지만, 데이모스에게 충분한 시간이 있었는지는 불분명하다.[91]

또 다른 가설은 화성이 만들어진 후 화성 근처에서 물질이 다시 뭉쳐 '2세대 태양계 천체'로 포보스가 생성되었다는 것이다.[97] 포보스 내부의 높은 다공도(25~35%)[98]와 열 적외선 관측 결과 발견된 필로규산염광물은 소행성 기원설과 배치된다.[99] 이러한 관측 자료는 지구의 달 생성 원인인 거대충돌 가설처럼, 화성에 대한 충돌로 방출된 물질이 다시 뭉쳐 포보스가 만들어졌다는 가설을 뒷받침한다.[100]

일부 연구에서는 화성이 원시 행성과 충돌한 후 형성된 고리에서 중력 상호작용을 통해 포보스와 데이모스가 만들어졌다는 가설을 제시한다.[101][102] 이 가설은 위성 표면의 고운 입자와 높은 다공성과 부합한다.

최근 연구에서는 지진 및 궤도 데이터를 분석하여, 약 10억~27억 년 전 공통 조상의 파괴로 위성들이 태어났다는 가설이 제안되었다.[44] 그러나 단일 조상 위성 시나리오는 두 위성 간의 충돌로 이어져 파편 고리를 형성해야 하므로 가능성이 낮아 보인다.[45]

다른 제안으로는 화성이 토성이나 해왕성 궤도 밖에서 온 물체와 충돌하여 다량의 물이 있는 원반을 생성하고, 이로 인해 층상 규산염 광물이 생성되었을 가능성이 제시되었다.[46]

5. 탐사



많은 화성 탐사선들이 포보스와 데이모스에 관한 사진과 자료를 보내왔지만, 이 두 위성만을 목표로 탐사하거나 스윙바이 혹은 표면 착륙을 시도한 사례는 많지 않다.

과거 소련의 포보스 계획과 포보스 그룬트 계획, NASA의 알라딘 미션 등 여러 탐사 시도가 있었으나, 대부분 실패하거나 취소되었다. 현재는 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)가 2026년 발사를 목표로 화성 위성 탐사(MMX) 계획을 추진 중이다.

5. 1. 과거의 탐사 시도 및 제안

1988년 소련은 포보스 계획을 통해 탐사선 두 대를 발사했으나, 둘 다 포보스와 데이모스 표면에 착륙시키는데 실패했다. (포보스 2호는 포보스의 사진을 성공적으로 전송했다.)[47][48][49] 이후 2011년 러시아는 포보스 그룬트 계획을 실행하여 포보스의 토양 샘플을 채취해 지구로 가져오는 것을 목표로 했으나, 발사 중 문제가 발생하여 지구 궤도를 벗어나지 못하고 2012년 1월 15일 태평양 칠레 서쪽 해상으로 추락했다.

1997년과 1998년 NASA의 디스커버리 프로그램에서 알라딘 미션이 결선 진출작으로 선정되었다. 이 계획은 포보스와 데이모스를 모두 방문하여 두 위성에 발사체를 날린 후, 탐사선이 느린 플라이바이를 수행하면서 분출된 물질들을 수집하여 3년 후 지구로 귀환하는 것이었다. 그러나 NASA는 이 제안을 기각하고 수성 탐사 계획 메신저를 최종 선택했다.[50]

2007년 유럽 우주국과 EADS 아스트리움은 2016년에 포보스를 방문하여 탐사선을 착륙시킨 뒤 샘플을 지구로 가져오는 계획을 세웠으나 실행되지 못했다. 2007년부터 캐나다 우주국은 포보스에 순회선과 착륙선을 보내는 PRIME 계획을 준비하고 있다. 2013년부터는 NASA에서 궤도선과 소형 로버를 갖춘 포보스 서베이어 임무 개념을 개발했다.[51][52] NASA의 PADME 임무는 화성 위성을 여러 번 비행하도록 설계되었지만 개발 대상으로 선정되지 못했다.[53] 또한, NASA는 포보스에서 샘플을 반환하는 OSIRIS-REx II 개념 임무를 평가했으며,[54] ''걸리버''라는 데이모스 샘플 반환 임무도 구상되었다.[55]

5. 2. 현재의 탐사 제안

NASA과 ESA을 비롯한 여러 우주 기관들이 화성의 위성인 포보스와 데이모스 탐사에 관심을 보이고 있다.

  • 캐나다 우주국은 포보스에 순회선과 착륙선을 보내는 PRIME 계획을 2007년부터 준비하고 있다.
  • NASA 글렌 연구 센터는 2008년부터 포보스/데이모스 샘플 회수 계획을 세우고 있다.
  • 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 2026년에 화성 위성 탐사(MMX) 임무를 발사하여 포보스에서 최초로 샘플을 채취해 지구로 가져올 계획이다.[56][57]
  • MMX 우주선은 화성 궤도에 진입한 후 포보스로 이동하여[58] 1~2회 착륙, 공압 시스템을 이용해 모래와 같은 레골리스 입자를 수집할 예정이다.[59]
  • 착륙 임무는 최소 10g의 샘플을 회수하는 것을 목표로 한다.[60][61]
  • 이후 우주선은 포보스에서 이륙하여 데이모스를 여러 번 근접 비행한 후, 2029년 7월에 귀환 모듈을 지구로 보낼 예정이다.[15]

6. 대중문화

조너선 스위프트는 1726년 풍자 소설 《걸리버 여행기》 3부 〈라퓨타로의 항해〉 편에서 화성에 두 개의 달이 있다고 언급했다. 작품 속 라퓨타의 천문학자들은 화성을 도는 위성 두 개를 발견했으며, 두 위성은 각각 화성 지름의 3배, 5배 거리에서 행성을 각각 10시간, 21.5시간에 1회 공전하는 것으로 나온다. 포보스와 데이모스(둘 다 스위프트가 소설을 발표한 지 100년 넘게 지난 1877년 발견되었음)의 실제 공전궤도 거리는 각각 화성 직경의 1.4배, 3.5배이며 공전 주기는 각각 7.66시간, 30.35시간이다.[69][93]

볼테르의 1752년작 단편 소설 《미크로메가스》는 지구를 방문한 외계인을 다루고 있는데, 여기에서도 화성의 두 위성이 언급된다. 볼테르는 아마도 스위프트에게 영향을 받은 것 같다.[72][73] 이러한 '예측'을 인정하는 차원에서 데이모스에 있는 충돌구 두 개는 스위프트와 볼테르로 명명되었으며,[74][75] 포보스의 라퓨타 지역과 라가도 평원 둘 다 걸리버 여행기에 나오는 지명으로, 전자는 하늘을 나는 섬의 이름이고 후자는 가상국가 발니바르비의 수도명이다.[76]

참조

[1] 뉴스 Why the 'Super Weird' Moons of Mars Fascinate Scientists - What's the big deal about little Phobos and tinier Deimos? https://www.nytimes.[...] 2020-07-25
[2] 웹사이트 NASA - Under the Moons of Mars http://www.nasa.gov/[...] Nasa.gov 2013-02-28
[3] 서적 The Planet Mars: A History of Observation and Discovery University of Arizona Press 2013-02-28
[4] 학술지 Origin of Phobos and Deimos Awaiting Direct Exploration https://www.annualre[...] 2024-07-23
[5] 뉴스 Galileo, Kepler, & Two Anagrams: Two Wrong Solutions Turn Into Two Correct Solutions https://judgestarlin[...] 2023-01-16
[6] 웹사이트 Galileo's Anagrams and the Moons of Mars http://www.mathpages[...] 2018-10-29
[7] 보고서 The Difficult Road to Mars https://archive.org/[...] NASA 2018-10-29
[8] 학술지 The moons of Mars
[9] 서적 The Planet Mars: A History of Observation and Discovery https://archive.org/[...] University of Arizona Press 1996-09-01
[10] 문서 Voltaire explained that since Mars is further from the Sun than Earth is, it could not make do with less than two moons. (Patrick Moore, 2000, ''The Wandering Astronomer'')
[11] 문서 '{{gpn|5789|Swift}}'
[12] 문서 '{{gpn|6431|Voltaire}}'
[13] 백과사전 USGS Astrogeology Research Program
[14] 백과사전 USGS Astrogeology Research Program 2023-01-16
[15] 학술지 The Beginning of the Astronomical Day
[16] 학술지 Notes
[17] 학술지 Observations of the Satellites of Mars https://zenodo.org/r[...] 2021-07-01
[18] 학술지 A catalogue of ground-based astrometric observations of the Martian satellites, 1877-1982
[19] 학술지 Notes on some Points connected with the Progress of Astronomy during the Past Year 1878-02-08
[20] 웹사이트 Telescope: Naval Observatory 26-inch Refractor http://amazing-space[...] 2018-10-29
[21] 웹사이트 The 26-inch "Great Equatorial" Refractor https://www.usno.nav[...] 2018-10-29
[22] 학술지 Entdeckung zweier Planeten https://zenodo.org/r[...] 2021-07-01
[23] 뉴스 Jefferson City Post-Tribune Jefferson City Post-Tribune 1959-05-04
[24] 학술지 A Survey for Outer Satellites of Mars: Limits to Completeness 2004-11
[25] 웹사이트 Astrobiology Exclusive News You Can't Afford to Miss - Astrobio.net http://www.astrobio.[...] 2018-10-29
[26] 웹사이트 Phobos: Doomed Moon of Mars 2008-04-14
[27] 웹사이트 Phobos: Facts About the Doomed Martian Moon https://www.space.co[...] 2020-06-13
[28] 웹사이트 NASA - New Map Provides More Evidence Mars Once Like Earth http://www.nasa.gov/[...] 2018-10-29
[29] 웹사이트 Mission To Mars - Project-based Learning http://www.edb.utexa[...] 2018-10-29
[30] 백과사전 USGS Astrogeology Research Program 2022-06-23
[31] 서적 Contradictory Clues as to the Origin of the Martian Moons U. Arizona Press
[32] 웹사이트 New Views of Martian Moons http://www.physorg.c[...] 2011-04-02
[33] 웹사이트 Close Inspection for Phobos http://sci.esa.int/s[...] 2011-04-02
[34] 회의록 Origin of Martian Moons from Binary Asteroid Dissociation 2002
[35] 학술지 Orbital history of the Martian satellites with inferences on their origin 1980
[36] 웹사이트 Phobos Flyby Success http://www.esa.int/e[...] ESA 2010-03-04
[37] 간행물 The Origin of Phobos and Deimos 1994-03-14
[38] 논문 Precise mass determination and the nature of Phobos http://www.agu.org/p[...] American Geophysical Union 2010-10-01
[39] 간행물 Compositional Interpretation of PFS/MEx and TES/MGS Thermal Infrared Spectra of Phobos http://meetingorgani[...] 2010-10-01
[40] 웹사이트 Mars Moon Phobos Likely Forged by Catastrophic Blast http://www.space.com[...] Space.com 2010-10-01
[41] 논문 Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons https://hal.archives[...] 2020-02-29
[42] 웹사이트 A giant impact: Solving the mystery of how Mars' moons formed https://www.scienced[...] 2016-07-04
[43] 웹사이트 Giant Impact May Have Created Mars Moons https://www.space.co[...] 2020-01-26
[44] 논문 Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor https://www.nature.c[...] 2021-04-08
[45] 논문 Challenges in Forming Phobos and Deimos Directly from a Splitting of an Ancestral Single Moon 2022-08-01
[46] 뉴스 Icy Impactor Might Explain the Formation of Mars's Moons https://skyandtelesc[...]
[47] 뉴스 Russia's failed Phobos-Grunt space probe heads to Earth https://www.bbc.co.u[...] 2012-01-14
[48] 뉴스 Russian space probe crashes into Pacific Ocean http://www.foxnews.c[...] Fox News Channel 2012-01-15
[49] 뉴스 Russia asks if US radar ruined Phobos-Grunt space probe http://www.nbcnews.c[...] 2012-01-17
[50] 논문 Aladdin mission concept 2003-01
[51] 뉴스 Stanford researchers develop acrobatic space rovers to explore moons and asteroids http://news.stanford[...] 2013-01-03
[52] 뉴스 NASA's Developing Robotic "Hedgehogs" to Explore a Maritan Moon https://gizmodo.com/[...] 2013-01-03
[53] 뉴스 NASA Selects Two Missions to Explore the Early Solar System https://www.nasa.gov[...] 2017-09-19
[54] 논문 OSIRIS-REx II to Mars — Mars Sample Return from Phobos and Deimos
[55] 논문 The Gulliver sample return mission to Deimos https://ui.adsabs.ha[...] 2020-09-03
[56] 웹사이트 MMX - Martian Moons eXploration https://www.mmx.jaxa[...]
[57] 웹사이트 JAXA plans probe to bring back samples from moons of Mars http://www.japantime[...] 2015-06-10
[58] 웹사이트 NASA confirms contribution to Japanese-led Mars mission https://spaceflightn[...] 2017-11-20
[59] 웹사이트 How to find the best samples on a moon: Building relationships and solving engineering challenges in France https://mmx-news.isa[...] 2017-12-04
[60] 웹사이트 Gravity both too strong and too weak: landing on the Martian moons https://mmx-news.isa[...] 2017-08-31
[61] 웹사이트 JAXA's exploration of the two moons of Mars, with sample return from Phobos http://www.lpi.usra.[...] Lunar and Planetary Institute 2017-03-23
[62] 웹사이트 Martian moon Phobos hip-deep in powder http://www.jpl.nasa.[...] 2018-10-29
[63] 웹사이트 Traffic Around Mars Gets Busy http://www.jpl.nasa.[...] 2015-05-05
[64] 논문 The origin of the Martian moons revisited https://doi.org/10.1[...] 2011-08-26
[65] 논문 Grazing impacts on Mars: A record of lost satellites https://agupubs.onli[...] 1982
[66] 웹인용 NASA - Under the Moons of Mars http://www.nasa.gov/[...] Nasa.gov 2013-02-28
[67] 웹인용 The Planet Mars: A History of Observation and Discovery. Chapter 5: 1877. University of Arizona Press http://www.uapress.a[...] Uapress.arizona.edu 2013-02-28
[68] 웹인용 Galileo, Kepler, & Two Anagrams: Two Wrong Solutions Turn Into Two Correct Solutions http://judgestarling[...] 2018-10-29
[69] 웹인용 Galileo's Anagrams and the Moons of Mars http://www.mathpages[...] 2018-10-29
[70] 보고서 The Difficult Road to Mars https://history.nasa[...] NASA 2018-10-29
[71] 웹인용 1925PA.....33..496L Page 496 http://adsabs.harvar[...] 2019-12-20
[72] 서적 The Planet Mars: A History of Observation and Discovery https://archive.org/[...] University of Arizona Press 1996-09-01
[73] 문서 Voltaire explained that since Mars is further from the Sun than Earth is, it could not make do with less than two moons. (Patrick Moore, 2000, ''The Wandering Astronomer'')
[74] 문서 "{{gpn|5789|Swift}}"
[75] 문서 "{{gpn|6431|Voltaire}}"
[76] 웹사이트 Gazetteer of Planetary Nomenclature http://planetaryname[...] USGS Astrogeology Research Program, Phobos
[77] 웹인용 Gazetteer of Planetary Nomenclature, Phobos Craers https://planetarynam[...] International Astronomical Union 2018-01-10
[78] 웹인용 The Beginning of the Astronomical Day http://adsabs.harvar[...] 2013-08-01
[79] 웹인용 Notes: The Satellites of Mars http://adsabs.harvar[...] The Observatory, Vol. 1, No. 6 1877-09-20
[80] 웹인용 Observations of the Satellites of Mars http://adsabs.harvar[...] Astronomische Nachrichten, Vol. 91, No. 2161 1877-10-17
[81] 문서 Morley, T. A.; ''A Catalogue of Ground-Based Astrometric Observations of the Martian Satellites, 1877-1982''], Astronomy and Astrophysics Supplement Series, Vol. 77, No. 2 (February 1989), pp. 209–226 (Table II, p. 220: first observation of Phobos on 1877-08-18.38498) http://adsabs.harvar[...]
[82] 웹인용 The Discovery of the Satellites of Mars http://adsabs.harvar[...] Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Vol. 38, No. 4 1878-02-08
[83] 웹인용 Telescope: Naval Observatory 26-inch Refractor http://amazing-space[...] 2018-10-29
[84] 웹인용 The 26-inch "Great Equatorial" Refractor https://www.usno.nav[...] 2018-10-29
[85] 웹인용 Names of the Satellites of Mars http://adsabs.harvar[...] Astronomische Nachrichten, Vol. 92, No. 2187 1878-03-14
[86] 뉴스 Jefferson City Post-Tribune 1959-05-04
[87] 저널 A Survey for Outer Satellites of Mars: Limits to Completeness https://arxiv.org/ab[...] 2018-10-29
[88] 웹인용 Astrobiology Exclusive News You Can't Afford to Miss - Astrobio.net http://www.astrobio.[...] 2018-10-29
[89] 웹인용 APOD: 2008 April 14 - Phobos: Doomed Moon of Mars https://apod.nasa.go[...] 2019-12-18
[90] 웹인용 Mission To Mars - Project-based Learning http://www.edb.utexa[...] 2018-10-29
[91] 문서 Burns, J. A. "Contradictory Clues as to the Origin of the Martian Moons," in ''Mars'', H. H. Kieffer ''et al.,'' eds., U. Arizona Press, Tucson, 1992
[92] 웹인용 New Views of Martian Moons http://www.physorg.c[...]
[93] 웹인용 Close Inspection for Phobos http://sci.esa.int/s[...]
[94] 문서 Landis, G. A. "Origin of Martian Moons from Binary Asteroid Dissociation," American Association for the Advancement of Science Annual Meeting; Boston, MA, 2001; https://ntrs.nasa.go[...]
[95] 저널 Orbital history of the Martian satellites with inferences on their origin 1980
[96] 문서 Craddock, R. A.; (1994); ''The Origin of Phobos and Deimos'', Abstracts of the 25th Annual Lunar and Planetary Science Conference, held in Houston, TX, 14–18 March 1994, p. 293
[97] 웹인용 Phobos Flyby Success http://www.esa.int/e[...] ESA 2010-03-04
[98] 저널 Precise mass determination and the nature of Phobos http://www.agu.org/p[...] American Geophysical Union 2019-12-18
[99] 콘퍼런스 Compositional Interpretation of PFS/MEx and TES/MGS Thermal Infrared Spectra of Phobos http://meetingorgani[...] 2010-10-01
[100] 웹인용 Mars Moon Phobos Likely Forged by Catastrophic Blast http://www.space.com[...] Space.com 2010-09-27
[101] 문서 1.Pascal Rosenblatt, Sébastien Charnoz, Kevin M. Dunseath, Mariko Terao-Dunseath, Antony Trinh, Ryuki Hyodo, Hidenori Genda, Stéven Toupin. "Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons". ''Nature Geoscience'', 2016; DOI: 10.1038/ngeo2742
[102] 문서 CNRS. "A giant impact: Solving the mystery of how Mars' moons formed." ScienceDaily. ScienceDaily, 4 July 2016. .
[103] 웹인용 Martian moon Phobos hip-deep in powder http://www.jpl.nasa.[...] 2018-10-29
[104] 웹인용 Traffic Around Mars Gets Busy http://www.jpl.nasa.[...] 2015-05-04


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com