Deimos – Woher kommen die beiden Monde des Mars?

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Deimos Woher kommen die beiden Monde des Mars

Mars besitzt nur zwei Monde, und beide wirken auf den ersten Blick eher wie eingefangene Asteroiden als wie klassische Begleiter eines Planeten. Phobos und Deimos sind klein, dunkel, unregelmäßig geformt und von Einschlagkratern übersät. Gerade dieses Aussehen führte lange zu einer scheinbar einfachen Erklärung: Vielleicht flogen zwei Asteroiden am Mars vorbei und wurden von seiner Schwerkraft eingefangen.

Doch ihre Umlaufbahnen erzählen eine andere Geschichte.

Phobos und Deimos bewegen sich nahezu kreisförmig und vergleichsweise dicht an der Äquatorebene des Mars. Für zwei unabhängig voneinander eingefangene Asteroiden wäre das überraschend. Deshalb konkurrieren heute mehrere Entstehungsmodelle miteinander. Vielleicht entstanden beide Monde aus Trümmern eines gewaltigen Einschlags auf dem jungen Mars. Vielleicht waren sie einmal Teile eines größeren gemeinsamen Körpers. Oder ihre asteroidenähnliche Zusammensetzung führt tatsächlich zurück zu Material, das ursprünglich nicht vom Mars stammt. Bis heute ist die Herkunft der beiden Monde nicht endgültig geklärt.

Ausgerechnet der kleinere und unscheinbarere Deimos hilft dabei, dieses Rätsel zu verstehen. Denn während Phobos langsam auf den Mars zustürzt, bewegt sich Deimos weit außerhalb jener Grenze, die das Schicksal seines Brudermondes bestimmt.

Was ist Deimos?

Deimos ist der kleinere der beiden Marsmonde. Er misst ungefähr 15 × 12 × 11 Kilometer und gehört damit zu den kleinsten bekannten Monden, die einen Planeten umkreisen. Seine eigene Schwerkraft ist zu schwach, um ihn zu einer Kugel zu formen. Stattdessen besitzt Deimos eine unregelmäßige Gestalt.

Der Mond bewegt sich in einer Entfernung von ungefähr 23.500 Kilometern vom Mittelpunkt des Mars und benötigt rund 30 Stunden für einen Umlauf. Damit steht er erheblich weiter draußen als Phobos, der den Planeten in weniger als acht Stunden umrundet.

Deimos wurde am 11. August 1877 vom amerikanischen Astronomen Asaph Hall entdeckt. Nur sechs Tage später fand Hall auch Phobos. Die Namen stammen aus der griechischen Mythologie: Phobos und Deimos waren Begleiter des Kriegsgottes Ares, dessen römisches Gegenstück Mars ist.

Obwohl Deimos sehr klein ist, hat seine Existenz eine große wissenschaftliche Bedeutung. Zusammen mit Phobos ist er ein Überrest aus einer frühen Phase des Marssystems – nur wissen wir noch nicht, aus welcher.

Warum sieht Deimos wie ein Asteroid aus?

Die Ähnlichkeit ist tatsächlich auffällig.

Deimos ist dunkel, unregelmäßig geformt und besitzt Oberflächeneigenschaften, die an kohlenstoffreiche Asteroiden erinnern. NASA beschreibt sein Oberflächenmaterial als ähnlich zu Material bestimmter C-Typ-Asteroiden aus dem äußeren Asteroidengürtel.

Genau daraus entstand die klassische Einfanghypothese.

Danach waren Phobos und Deimos ursprünglich Asteroiden, die unabhängig von Mars die Sonne umkreisten. Irgendwann kamen sie dem Planeten so nahe, dass seine Schwerkraft sie dauerhaft an sich band.

Ein solcher Vorgang ist grundsätzlich möglich. Auch die äußeren Planeten besitzen zahlreiche kleine unregelmäßige Monde, die wahrscheinlich eingefangene Körper sind.

Bei Phobos und Deimos gibt es jedoch ein Problem: ihre heutigen Bahnen.

Warum passen die Umlaufbahnen nicht gut zu eingefangenen Asteroiden?

Ein zufällig eingefangener Asteroid würde normalerweise nicht automatisch auf einer nahezu kreisförmigen Bahn unmittelbar über der Äquatorebene eines Planeten landen.

Man würde eher eine deutlich elliptische und stärker geneigte Umlaufbahn erwarten.

Phobos und Deimos bewegen sich dagegen beide annähernd in der Äquatorebene des Mars und auf relativ kreisförmigen Bahnen. Genau diese Ordnung ähnelt stärker einem System, dessen Monde aus einer Scheibe um den Planeten entstanden sind.

Damit aus zwei eingefangenen Asteroiden die heutigen Marsmonde werden konnten, müssten ihre ursprünglichen Umlaufbahnen nach dem Einfang erheblich verändert worden sein. Dafür wäre ein Mechanismus notwendig, der große Mengen orbitaler Energie abbaut.

Dieses Problem ist einer der Hauptgründe, warum die einfache Einfanghypothese heute nicht als geklärte Erklärung gelten kann. Selbst NASA und JAXA stellen den Ursprung weiterhin ausdrücklich als offene Frage dar.

Sind Phobos und Deimos nach einem gewaltigen Einschlag entstanden?

Eine der wichtigsten Alternativen ist die sogenannte Giant-Impact-Hypothese.

Danach traf ein großer Himmelskörper den jungen Mars. Bei diesem Einschlag wurde Material ins All geschleudert, das den Planeten anschließend als Trümmerscheibe umgab.

Aus dieser Scheibe könnten sich Monde gebildet haben.

Ein solches Ereignis wäre grundsätzlich mit der frühen Geschichte des Mars vereinbar. Große Einschläge waren während der Entstehungszeit des Sonnensystems erheblich häufiger als heute.

Das Problem liegt zunächst in der Größe der heutigen Monde. Ein gewaltiger Einschlag sollte genügend Material freisetzen, um deutlich größere Satelliten entstehen zu lassen.

Numerische Simulationen haben jedoch gezeigt, wie sich dieses Problem möglicherweise lösen lässt. In einem 2016 veröffentlichten Modell bildeten sich innerhalb der dichten inneren Trümmerscheibe zunächst größere Monde. Ihre gravitative Wirkung half dabei, weiter außen Material zusammenzuführen, aus dem kleinere Monde mit Größen ähnlich Phobos und Deimos entstanden. Die größeren inneren Satelliten wanderten anschließend nach innen und stürzten innerhalb weniger Millionen Jahre auf Mars. Übrig blieben die weiter außen entstandenen kleinen Monde.

Phobos und Deimos könnten demnach die letzten Überlebenden eines einst wesentlich umfangreicheren Mondsystems sein.

Bestehen Phobos und Deimos aus Material vom Mars?

Falls die Einschlaghypothese stimmt, zumindest teilweise.

Bei einem gewaltigen Einschlag würde sowohl Material des Mars als auch Material des einschlagenden Körpers in die Umlaufbahn gelangen. Aus dieser Mischung könnte anschließend die Trümmerscheibe entstehen.

Ein entsprechendes Modell sagt deshalb voraus, dass Phobos und Deimos eine Mischung aus Marsmaterial und Bestandteilen des Impaktors enthalten sollten.

Genau hier liegt eine der besten Möglichkeiten, zwischen den verschiedenen Ursprungstheorien zu unterscheiden.

Sollten zukünftige Untersuchungen zeigen, dass das Material von Phobos eindeutig mit Marsgestein verwandt ist, würde dies die Vorstellung eines reinen eingefangenen Asteroiden erheblich schwächen.

Fände man dagegen eine Zusammensetzung, die eindeutig zu ursprünglichem Material aus dem äußeren Sonnensystem passt und kaum marsianische Bestandteile enthält, würde die Einfanghypothese deutlich interessanter.

Die Entscheidung könnte deshalb letztlich nicht durch ein Teleskop, sondern in einem Labor auf der Erde fallen.

Waren Phobos und Deimos früher ein einziger Mond?

Auch diese Möglichkeit wird wissenschaftlich untersucht.

2021 veröffentlichten Forscher ein Modell, nach dem Phobos und Deimos die Überreste eines gemeinsamen größeren Vorgängermondes sein könnten. Dieser Körper wäre irgendwann auseinandergebrochen. Die beiden Fragmente entwickelten sich anschließend durch Gezeitenwechselwirkungen mit Mars auf unterschiedliche Bahnen.

Das Modell ist besonders interessant, weil Phobos und Deimos heute auf verschiedenen Seiten der sogenannten synchronen Umlaufbahn liegen.

Phobos befindet sich innerhalb dieser Grenze. Er umrundet Mars schneller, als sich der Planet dreht. Dadurch verliert er langsam Bahndrehimpuls und nähert sich dem Mars.

Deimos befindet sich außerhalb der synchronen Bahn. Bei ihm wirkt der Gezeiteneffekt in die andere Richtung: Er entfernt sich extrem langsam vom Planeten.

In der gemeinsamen-Vorgänger-Hypothese könnten beide Monde also aus demselben ursprünglichen Körper hervorgegangen und anschließend in entgegengesetzte Richtungen gewandert sein.

Dass Modelle dieses Szenario ermöglichen, bedeutet jedoch nicht, dass es bewiesen ist. Auch hier fehlen bislang entscheidende Informationen über Zusammensetzung, Alter und innere Struktur der beiden Monde.

Könnten Marsringe bei der Entstehung eine Rolle gespielt haben?

Möglicherweise sogar mehrfach.

Phobos nähert sich dem Mars immer weiter. In einigen zehn Millionen Jahren dürfte er entweder auseinanderbrechen oder auf dem Planeten enden. Wird er durch Gezeitenkräfte zerrissen, könnte aus seinem Material ein Ring entstehen.

2017 veröffentlichten Forscher ein Modell, nach dem ein solcher Vorgang in der Vergangenheit des Mars bereits mehrfach stattgefunden haben könnte.

Demnach entstand nach einem frühen großen Einschlag zunächst ein massereicher Mond. Dieser wanderte langsam nach innen, zerbrach innerhalb der kritischen Roche-Grenze und bildete einen Ring. Teile dieses Ringes stürzten auf Mars, während sich aus weiter außen gelegenem Material ein neuer, kleinerer Mond bildete.

Auch dieser bewegte sich langfristig wieder nach innen.

Die Simulationen erlauben mehrere solcher Ring-Mond-Zyklen über Milliarden Jahre. Phobos könnte demnach lediglich das jüngste Mitglied einer ganzen Abfolge früherer Marsmonde sein. Deimos wäre dagegen ein älterer Überrest, der außerhalb des entscheidenden Bereiches bestehen blieb.

Es ist eine faszinierende Vorstellung: Mars hätte während seiner Geschichte abwechselnd Monde und Ringe getragen.

Bewiesen ist dieses Szenario allerdings nicht.

Warum sieht Deimos glatter aus als Phobos?

Beide Monde sind von Einschlägen gezeichnet, doch Deimos wirkt auf Bildern deutlich glatter.

Ein Grund liegt in seiner dicken Staub- und Geröllschicht. NASA geht davon aus, dass sein sogenannter Regolith möglicherweise bis zu etwa 100 Meter mächtig sein könnte. Dieses Material ist durch zahllose Einschläge entstanden, bei denen die Oberfläche über sehr lange Zeiträume immer weiter zermahlen wurde.

Weil die Schwerkraft von Deimos außerordentlich gering ist, können bei Einschlägen ausgeworfene Partikel den Mond zunächst verlassen.

Viele dieser Teilchen entkommen jedoch nicht vollständig aus dem Einflussbereich des Mars. Sie bewegen sich eine Zeit lang auf ähnlichen Bahnen um den Planeten und können später wieder auf Deimos zurückfallen.

Dadurch werden Krater teilweise mit lockerem Material aufgefüllt. Das lässt die Oberfläche im Vergleich zum stärker zerfurchten Phobos weicher und glatter erscheinen.

Deimos besitzt also durchaus zahlreiche Krater. Viele sind nur weniger deutlich sichtbar.

Was ist der größte Krater auf Deimos?

Der größte bekannte Krater auf Deimos besitzt ungefähr 2,3 Kilometer Durchmesser. Im Verhältnis zu der winzigen Größe des Mondes ist das beträchtlich, aber deutlich kleiner als der Stickney-Krater auf Phobos.

Die geringe Schwerkraft beeinflusst auch hier die Landschaft.

Bei einem Einschlag kann Material leicht von der Oberfläche fortgeschleudert werden. Ein Teil verlässt Deimos dauerhaft, ein anderer Teil kehrt später zurück.

Dadurch entwickelt sich eine Oberfläche, deren Aussehen nicht allein vom unmittelbaren Einschlag bestimmt wird. Staub und ausgeworfenes Gestein können sich noch lange danach erneut verteilen.

Warum entfernt sich Deimos vom Mars?

Deimos besitzt eine völlig andere Zukunft als Phobos.

Der entscheidende Unterschied ist seine Position gegenüber der synchronen Umlaufbahn des Mars.

Phobos bewegt sich innerhalb dieser Grenze und umrundet den Mars schneller, als sich der Planet selbst dreht. Gezeitenkräfte übertragen dadurch Drehimpuls aus seiner Umlaufbahn auf den Mars. Phobos verliert Bahndrehimpuls und wandert nach innen.

Deimos liegt außerhalb der synchronen Bahn.

Dort funktioniert der Austausch in die andere Richtung. Die Rotation des Mars überträgt langfristig einen winzigen Teil ihres Drehimpulses auf Deimos. Dadurch vergrößert sich seine Umlaufbahn sehr langsam.

Der Prozess ist äußerst schwach und auf menschlichen Zeitskalen bedeutungslos. Über Milliarden Jahre kann er jedoch entscheidend sein.

Während Phobos schließlich zerstört werden dürfte, kann Deimos langfristig weiter nach außen wandern.

Die beiden Marsmonde bewegen sich damit buchstäblich auseinander.

Wird Deimos irgendwann den Mars verlassen?

Dass sich Deimos langsam entfernt, bedeutet nicht automatisch, dass er irgendwann vollständig aus dem Einfluss des Mars entkommt.

Der Vorgang läuft extrem langsam und verändert sich mit der weiteren Entwicklung des Systems.

Für die heutige Forschung ist vor allem interessant, dass die gegenwärtige Umlaufbahn Informationen über die Vergangenheit bewahrt. Wenn Wissenschaftler die Gezeitenentwicklung rückwärts modellieren, können sie untersuchen, wo sich Deimos früher befunden haben könnte und ob sich seine Bahn mit der eines gemeinsamen Vorgängermondes, einer Trümmerscheibe oder einem anderen Entstehungsszenario vereinbaren lässt.

Genau deshalb sind die Bahnen von Phobos und Deimos fast so wichtig wie ihre Zusammensetzung.

Sie sind zwei verschiedene Archive derselben unbekannten Geschichte.

Warum ist die Herkunft der Marsmonde so schwer zu klären?

Weil die verschiedenen Hinweise scheinbar in unterschiedliche Richtungen zeigen.

Das Aussehen und einige Eigenschaften der Oberflächen erinnern an primitive Asteroiden. Das spricht zunächst für einen Einfang.

Die Umlaufbahnen sind dagegen nahezu kreisförmig und liegen dicht an der Mars-Äquatorebene. Das passt besser zu einer Entstehung aus einer Scheibe um Mars.

Dazu kommen Modelle, nach denen beide Monde aus einem gewaltigen Einschlag hervorgegangen sein könnten, möglicherweise über mehrere Generationen von Monden und Ringen. Andere Untersuchungen zeigen, dass auch ein gemeinsamer Vorgängermond dynamisch möglich wäre.

Das Problem besteht also nicht darin, dass es keine Erklärung gibt.

Es gibt mehrere. Und jede löst einige Rätsel besser als andere.

Welche Raumsonden haben Deimos untersucht?

Deimos wurde von verschiedenen Marsmissionen fotografiert, aber niemals so intensiv untersucht wie große Monde des äußeren Sonnensystems.

Mariner 9 lieferte in den 1970er-Jahren erstmals wesentlich bessere Bilder beider Marsmonde. Später folgten unter anderem Viking-Orbiter, Mars Global Surveyor, Mars Reconnaissance Orbiter und Mars Express.

Besonders detaillierte Aufnahmen gelangen beispielsweise der HiRISE-Kamera des Mars Reconnaissance Orbiter. Auf ihnen lassen sich bereits Oberflächenstrukturen von wenigen Dutzend Metern Größe unterscheiden.

Die europäische Raumsonde Mars Express beobachtet Mars und seine Monde seit Beginn ihrer wissenschaftlichen Arbeit 2004. Ihr Schwerpunkt bei den Marsmonden lag aufgrund der Flugbahn vor allem auf Phobos, doch auch Deimos wurde wiederholt aufgenommen. Mars Express ist auch 2026 weiterhin in Betrieb.

Eine Mission, deren zentrales Ziel die Klärung der Herkunft beider Monde ist, steht jedoch erst bevor.

Was soll die MMX-Mission herausfinden?

Die japanische Raumfahrtagentur JAXA entwickelt derzeit die Martian Moons eXploration Mission, kurz MMX.

Ihre zentrale wissenschaftliche Aufgabe besteht genau in der Frage, die Phobos und Deimos seit Jahrzehnten umgibt: Woher stammen die beiden Marsmonde?

Nach aktuellem Stand im August 2026 soll MMX im japanischen Fiskaljahr 2026 mit einer H3-Rakete starten. Rund ein Jahr später soll die Sonde den Mars erreichen. Zwischen 2027 und 2030 sind intensive Untersuchungen des Marssystems vorgesehen. Dabei soll MMX Phobos detailliert vermessen und auch Deimos beobachten. Anschließend soll die Sonde 2030 den Mars verlassen und im Fiskaljahr 2031 eine Probenkapsel zur Erde zurückbringen.

JAXA plant die Rückführung von mehr als zehn Gramm Material von Phobos.

Diese wenigen Gramm könnten eine Frage beantworten, über die Wissenschaftler seit Jahrzehnten diskutieren.

Wie können Phobos-Proben die Herkunft von Deimos erklären?

Weil wahrscheinlich beide Monde eine gemeinsame Entstehungsgeschichte besitzen.

Sollte Phobos überwiegend aus Material bestehen, das eindeutig mit Mars verwandt ist, würde dies stark für eine Entstehung aus Einschlagstrümmern sprechen. In diesem Fall wäre es naheliegend, auch Deimos als Produkt desselben Ereignisses oder desselben späteren Scheibensystems zu betrachten.

Sollten die Proben dagegen chemisch und mineralogisch eindeutig einem primitiven Asteroidentyp entsprechen, würde die Einfanghypothese neue Unterstützung erhalten.

MMX soll jedoch nicht nur Proben einsammeln. Die Mission wird beide Monde aus der Nähe untersuchen und ihre Form, Oberflächenzusammensetzung und geologische Eigenschaften vergleichen. JAXA nennt ausdrücklich sowohl die Einfanghypothese als auch die Giant-Impact-Hypothese als die beiden großen Alternativen, zwischen denen die Mission unterscheiden soll.

Damit könnte sich erstmals zeigen, ob die äußerliche Ähnlichkeit von Phobos und Deimos tatsächlich auf eine gemeinsame Zusammensetzung zurückgeht.

Sind Phobos und Deimos eingefangene Asteroiden?

Das lässt sich heute noch nicht mit Sicherheit sagen.

Ihre dunklen, unregelmäßigen Oberflächen sehen danach aus. Gerade Deimos weist Materialeigenschaften auf, die an kohlenstoffreiche Asteroiden erinnern. Doch die geordneten Umlaufbahnen beider Monde machen einen einfachen Einfang schwer erklärbar.

Auch deshalb hat sich die Diskussion in den vergangenen Jahrzehnten verändert.

Die Frage lautet nicht mehr nur: Asteroiden oder Einschlagstrümmer?

Heute werden komplexere Entwicklungen untersucht: ein großer Einschlag und eine anschließende Trümmerscheibe, frühere größere Monde, wiederholte Ring-Mond-Zyklen oder der Zerfall eines gemeinsamen Vorgängerkörpers.

Phobos und Deimos könnten eine wesentlich bewegtere Vergangenheit besitzen, als ihr heutiges unscheinbares Aussehen vermuten lässt.

Woher kommen die beiden Monde des Mars also?

Wir wissen es noch nicht.

Genau das macht Phobos und Deimos wissenschaftlich so interessant. Von nahezu jedem anderen großen Bereich des Marssystems verfügen wir inzwischen über gewaltige Datenmengen. Rover fahren über seine Oberfläche, Orbiter kartieren den Planeten seit Jahrzehnten, Proben marsianischen Gesteins erreichen uns als Meteoriten.

Und trotzdem wissen wir nicht, wie Mars zu seinen zwei kleinen Monden gekommen ist.

Vielleicht fing er zwei Körper aus dem frühen Sonnensystem ein. Vielleicht traf ein großer Himmelskörper den jungen Planeten und schleuderte das Material in eine Scheibe, aus der anschließend ein ganzes Mondsystem entstand. Vielleicht verschwanden fast alle dieser frühen Monde wieder und nur Phobos und Deimos blieben übrig. Vielleicht waren die beiden sogar einmal ein einziger Körper.

Die Antwort könnte bereits in einem kleinen Stück Gestein verborgen liegen.

Wenn MMX im kommenden Jahrzehnt Material von Phobos zur Erde bringt, werden Forscher erstmals Proben eines Marsmondes in irdischen Laboren untersuchen können. Dann könnte sich entscheiden, ob die beiden dunklen Punkte am Himmel des Mars Fremdkörper sind – oder Überreste einer gewaltigen Katastrophe, die den jungen Planeten vor Milliarden Jahren traf.

Deimos sieht heute aus wie ein unauffälliger kleiner Felsbrocken.

Doch vielleicht ist gerade dieser winzige Mond einer der letzten Zeugen eines verschwundenen Ringsystems und einer Geschichte des Mars, von der an seiner Oberfläche kaum noch etwas zu sehen ist.

Mehr zum Thema Monde

Quellen
▪︎ NASA – Mars Moons: Facts und wissenschaftlicher Überblick zu Phobos und Deimos
▪︎ NASA – Deimos: wissenschaftliche Daten und Oberflächeneigenschaften
▪︎ JAXA – Martian Moons eXploration Mission MMX
▪︎ JAXA/ISAS – Wissenschaftliche Ziele und Missionsplanung von MMX
▪︎ Rosenblatt et al., Nature Geoscience – Accretion of Phobos and Deimos in an extended debris disc stirred by transient moons
▪︎ Hesselbrock und Minton, Nature Geoscience – An ongoing satellite–ring cycle of Mars and the origins of Phobos and Deimos
▪︎ Bagheri et al., Nature Astronomy – Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor
▪︎ European Space Agency – Mars Express und Untersuchungen der Marsmonde