Terv szerint a 2020-as évek elején startol a Martian Moons eXploration (MMX) űrszonda, mely a Földet elhagyva, körülbelül 1 évnyi utazás után éri majd el Mars körüli pályáját. Ezután a Phobost célozza majd, melyre legalább egyszer megkísérel leszállni, regolit mintát gyűjteni. A küldetés célja minimum 10 g mintát összegyűjteni és hazajuttatni a Földre. A misszió következő lépésében a Phobost elhagyva többször megközelíti majd a Mars másik, kisebb holdját, a Deimost, mielőtt visszaküldi a mintákat tartalmazó kapszulát a Földre. Utóbbi érkezését 2029 júliusára várjuk.
A küldetés során a Japán Űrügynökség együttműködik a NASA, ESA és CNES kutatóival is, akik a projektben való részvétel mellett tudományos berendezéseket is küldenek az MMX űrszonda „hátán” utazva. „Az MMX misszió remélhetőleg közelebb visz minket a Marsi holdak eredetének megértéséhez.” – mondta Masaki Fujimoto, a JAXA naprendszert kutató osztályának vezetője. „Elképzelhető, hogy egy korai marsi nagy becsapódás eredményeképpen alakultak ki, de befogott aszteroidák is lehetnek, ahhoz hasonlatosak, melyek mind a Földre, mind a Marsra vizet hozhattak.”
A Phobos általános jellemzőit, mint a méreteit, tömegét és keringési paramétereit már részletesen tanulmányozták korábban, más fontos tulajdonságait azonban numerikus modellekkel lehet megbecsülni. Ezek alapján a felszínformák dőlésszöge várhatóan többnyire 40° alatti és bőven található kisebb, mint 10°-os dőlésszögű terület is, vagyis a leszállást főképp a felszín durvasága nehezítheti. Spektrummérések szerint a Phobos felszíne többnyire jelentősebb felszínformákat nélkülöző és roppant sötét, de a felépítő elemeket tekintve még bizonytalanok a kutatások.
Még ha a felszíntakaró pontos kémiai összetételét és méreteloszlását tudjuk is, számos mechanikai tulajdonságát nehéz megbecsülni – többek között az ilyen jellemzők becslését elősegítendő készítenek a felszíntakaró tulajdonságait jól visszaadó regolit szimulánsokat. Ilyen anyag a Tokiói Egyetemen fejlesztett UTPS-TB (Univ Tokyo Phobos Simulant, Tagish lake Based) szimuláns, melynek előállításához magnéziumban gazdag filloszilikátokat, magnéziumban gazdag olivint, magnetitet, vas-kálcium-magnézium karbonátokat és vas-nikkel szulfidot porítottak nagyon apró szemcsékre, majd keverték össze szenes nanorészecskékkel és polimer szerves anyagokkal.
Roppant fontos anyagi jellemző az ún. hőtehetetlenség, mely mennyiség az anyag hőmérsékleti változásokkal szembeni ellenállását jellemzi. Ezzel leírható az anyag hőtárolási és hővezetési képessége, mely a bolygókutatásban például a nap közben a felszín alatt eltárolt, valamint az éjszaka folyamán visszasugárzott hő mennyiségének kutatásában hasznos. Jelenlegi tudásunk szerint a hőtehetetlenség változik a szemcsemérettel, a besugárzás szöggel, illetve az alapkőzet felső pár centiméterben való jelenlétével is. Segítségével megbecsülhető a regolit átlagos szemcsemérete, de a Ryugu aszteroidánál tapasztalt eltérés a becsült és a valós méretek között is ismét rávilágított, hogy maradtak még megválaszolandó kérdések.
Az UTPS-TB szimulánst kifejlesztő és kutató csoportjának vezetőjével, Hideaki Miyamoto professzorral (University of Tokyo, Department of Systems Innovation) és a JAXA/ISAS munkatársával, Naoya Sakatani professzorral együttműködve vizsgálta az UTPS-TB hőtehetetlenségét Pál Bernadett, az MTA CSFK Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet tudományos segédmunkatársa, az ELTE TTK Fizika Doktori Iskola doktorandusza. Közel 1 hónapos tartózkodása alatt Japánban két különböző szemcseméret-tartományt vizsgált a JAXA/ISAS sagamihara-i kutatóközpontjában.
A laboratóriumban a gondosan előkészített mintákat termosztatikus kamrába helyezett vákuumkamrában, különböző hőmérsékleteken vizsgálták. Ennek során a mintatartókban futó nikróm szálra egyenáramot vezetve fűtötték a közel vákuumban levő szemcséket, és azt figyelték, mennyi idő alatt áll be az egyenletes melegedés fázisa. A melegedési görbéket megillesztve kiszámítható a vizsgált minta hővezető képessége, majd más jellemzőit meghatározva (pl. porozitás, fajlagos hőkapacitás) kiszámítható a hőtehetetlenség. Az eredmények szerint a Phobos távérzékelések alapján becsült hőtehetetlenségénél kisebb értéket kaptak mindkét szemcseméret-tartomány esetében, melyet okozhatott a sűrűségbeli, vagy szemcseméretbeli eltérés, de más, egyelőre még ismeretlen tulajdonságok hatása is.
„Nagyon sok mindent nem értünk még a hőtehetetlenséggel kapcsolatban.” – mondta Miyamoto professzor. „A kísérlet és eredményei roppant izgalmasak, korábban még nem végeztünk hasonló méréseket a UTPS-TB anyaggal. A hőtehetetlenség és például a szemcseméretre gyakorolt hatásának jobb megértése érdekében is érdemes folytatni a vizsgálatokat.” Az MMX Phobosra való leszállásának tervezése szempontjából is különösen fontos kutatás Pál Bernadett hazatérése után Sakatani professzor és kutatótársainak felügyelete alatt folyik tovább.
Források: MMX Martian Moons eXploration, NASA, LPSC