破解火星卫星的起源之谜，可能取决于科学家们至今仍知之甚少的领域：火卫一（Phobos，福玻斯）的内部究竟是什么样的。为了缩小其起源可能性的范围，研究人员正通过研究这颗卫星的微妙特征（包括其引力和运动状态）展开深入探索。在维也纳举行的欧洲地球科学联盟（EGU）大会上，科学家们展示了围绕火卫一最具戏剧性的地貌特征——斯蒂克尼撞击坑（Stickney Crater）进行地球物理测量建模的最新工作。

斯蒂克尼撞击坑可能藏有关键线索

巨大的斯蒂克尼撞击坑是争论火卫一历史的核心所在。如果火卫一是大约42亿年前一颗巨大天体撞击火星所产生的碎片聚合而成的，那么形成这个直径达9公里（5.6英里）撞击坑的碰撞可能就发生在那时。相反，如果火卫一最初是被捕获的小行星，那么斯蒂克尼撞击坑的撞击事件可能发生得要晚得多，大约在2.6亿年前。

根据慕尼黑联邦国防军大学行星科学专业博士生本杰明·哈瑟（Benjamin Haser）及其共同作者托马斯·安德特（Thomas Andert）于2026年发表在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上的论文，目前的估算表明火卫一拥有多孔的内部结构，其中可能还含有水冰。

研究这些可能性的一个有前景的方法是更详细地绘制火卫一的引力图。研究人员特别感兴趣的是，斯蒂克尼撞击坑的撞击是否在陨石坑下方创造了一个密度更高物质的集中区域。

哈瑟在维也纳接受采访时表示：“斯蒂克尼撞击事件是火卫一历史上最重要的插曲之一，了解更多关于它的信息可以帮助科学家确定这颗卫星的来源。”

火卫一远不止是一块轨道上的岩石

尽管火卫一体积微小且形状怪异，但哈瑟指出，它绝不能被简单地视为“轨道上的一块普通岩石”。这颗卫星的平均直径仅为22.2公里（13.8 miles），以每7小时39分钟的周期绕火星飞驰。

目前，科学界针对其起源提出了两种主流解释。第一种假景认为，一个巨大的物体撞击了火星，将物质炸入轨道。哈瑟和安德特在他们的MNRAS论文中写道，这些碎屑最终在行星周围形成了一个盘，随后孕育了火星的两颗卫星——火卫一和火卫二（Deimos）。

另一种针锋相对的观点则认为，这两颗卫星最初是小行星，后来被火星的引力捕获。研究人员指出，它们的光谱特性以及小行星捕获模型为这种可能性提供了支持。

因此，理解火卫一的引力场是了解其内部质量分布、进而确定其形成机制的关键一步。哈瑟在其EGU 26论文中指出，目前的估计指向了一个多孔的内部结构、可能存在的水冰，以及火星赤道附近密度更高的物质集中区。

火卫一会像一块巨大的海绵吗？

斯蒂克尼撞击坑引发了另一个棘手的问题：一场大到足以形成如此巨大伤口的撞击，按理说应当会彻底摧毁像火卫一这样微小的卫星。

哈瑟表示，这颗卫星之所以能够幸存，可能是因为它拥有异常低且相对均匀的密度，使其能够像海绵一样吸收一部分撞击能量。

“你可能会认为这样的撞击会粉碎火卫一，除非它具有非常低的均质密度，就像海绵一样能够吸收这种冲击，”哈瑟说道。同时，碰撞也会在撞击点周围产生高温，“在撞击区域，必须有极高的温度来融化和压缩其下方的石头。”这种压缩可能会在斯蒂克尼撞击坑下方留下一个高密度区域，从而产生科学家可能探测到的微妙引力特征。

潜在的“碎石堆”小行星

哈瑟指出，火卫一的几个特征与“被捕获的小行星”这一解释非常契合。特别是，该卫星不规则的外观类似于科学家所称的“碎石堆小行星”（rubble pile asteroid）——这是一种由许多岩石碎片通过引力相对松散地结合在一起的天体。

然而，要将所有证据统一到一个解释中仍然非常困难。火卫一现今的引力场、形状、密度、光谱特性以及不断变化的轨道，必须在一个单一的地球物理模型中得到调和。其高度不规则的形状以及极度贴近火星的轨道，使得解读其引力和内部结构极具挑战性。

哈瑟表示：“在论文中，我们研究了斯蒂克尼撞击坑下方被压缩的质量如何影响这颗微小卫星的引力信号、转动惯量以及天秤动幅度（本质上是火卫一如何晃动和振荡）。”这些微小的运动变化最终可能会揭示物质是如何在月球内部排列的。

一个持续演化的动态系统

火卫一之所以不寻常，不仅因为其神秘的过去，还因为它当前的命运。它的轨道极其靠近火星，并且正在逐渐向内盘旋。最终，它预计要么会解体，要么会直接撞击这颗红色星球。

“火卫一的轨道在动力学上非常特殊；它离火星非常近，正缓慢向内螺旋，最终将被撕裂或撞击火星，”哈瑟说道。这使得火星一既是数十亿年前事件的保存记录者，又是一个持续演化的地球物理系统。

即将到来的MMX探测任务

科学家们很快将迎来直接调查火卫一的最佳机遇。日本即将于2026年底发射的“火星卫星探测计划”（MMX）旨在研究火卫一并将其表面样本带回地球。该 spacecraft 将试图在这一微小卫星周围维持准稳定轨道——这是一项异常困难的操作，因为火卫一无法提供围绕较大世界时常见的那种稳定轨道环境。

正如哈瑟所指出的，火卫一周围实际上并不存在真正的稳定轨道。部分困难来自于火星本身。与附近火星更强大的引力拉扯相比，火卫一自身的引力场极其微弱，“火卫一的引力场被火星的引力场强烈掩盖了，”哈瑟说。

尽管面临这些挑战，MMX探测器仍将使用两个系统从火星一收集物质。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）表示，一个核心采样器将收集深达2厘米的物质，而由美国宇航局（NASA）贡献的第二个系统——气动采样器，则将向表面发射加压气体，“将物质吹入样品容器中”。这些收集到的样本预计将在2031年中期通过一个旨在承受地球大气重返的返回舱回到地球。

火卫一内部的终极谜团

至于哈瑟对火卫一感到最困惑的是什么？最大的问题不仅在于构成这颗卫星的材料是什么，科学家们还必须弄清楚究竟什么样的内部结构才能同时解释其所有的异常特征。对哈瑟而言，回答这个问题对于区分火卫一的各种起源假说（包括小行星捕获说、火星巨型撞击碎屑说，或者涉及多种场景元素的复杂起源）至关重要。