火星最內側的衛星「火衛一」（Phobos），數十年來一直讓行星科學家感到困惑。其中一個最大的未解之謎是它的起源。一些研究人員認為火衛一是一顆被火星捕獲的小行星，而另一些人則認為，它是數十億年前一個巨大物體撞擊火星後，噴射到軌道上的碎片所形成的。
解決這個謎團，可能取決於科學家至今仍知之甚少的方面：火衛一的內部結構。
研究人員目前正試圖透過研究這顆衛星的細微特徵，包括其重力與運動，來縮小可能的解釋範圍。在最近於維也納舉行的歐洲地球科學聯合會（EGU）大會上，科學家們展示了他們對火衛一最顯著特徵之一——斯提克尼坑（Stickney Crater）周圍地球物理測量的模型分析。
斯提克尼坑可能藏有關鍵線索
巨大的斯提克尼坑是關於火衛一歷史爭論的核心。如果火衛一是透過火星巨大撞擊產生的碎片形成的，那麼這個直徑約 9 公里（5.6 英里）的撞擊坑，可能發生在大約 42 億年前。如果火衛一實際上是一顆被捕獲的小行星，那麼斯提克尼撞擊事件可能發生在晚得多，大約在 26 億年前。
根據 Benjamin Haser 和共同作者 Thomas Andert 在 2026 年發表於《皇家天文學會月報》（MNRAS）的一篇論文，目前的估計顯示火衛一的內部多孔，可能含有水冰。
一種有前景的調查方法是更詳細地繪製火衛一的重力圖。研究人員特別感興趣的是，斯提克尼撞擊是否在撞擊坑下方形成了一個緻密物質的集中區域。
Haser，德國聯邦國防軍慕尼黑大學的行星科學博士生，在維也納告訴我，斯提克尼事件是火衛一歷史上最重要的事件之一，了解更多關於它的資訊，將有助於科學家確定這顆衛星的起源。
火衛一體積小且形狀奇特，但 Haser 說，不應將它僅僅視為「軌道上的岩石」。
這顆衛星的平均直徑僅為 22.2 公里（13.8 英里），繞火星運行一圈只需 7 小時 39 分鐘。
科學家們提出了兩種主要的起源解釋。
一種情景是，一個巨大的物體撞擊了火星，將物質炸入軌道。Haser 和 Andert 在他們的 MNRAS 論文中寫道，這些碎片最終在火星周圍形成了一個盤狀結構，後來形成了火星的兩顆衛星——火衛一和火衛二（Deimos）。
另一種相互競爭的觀點是，這兩顆衛星最初是小行星，後來被火星的重力捕獲。研究人員認為，它們的光譜特性以及小行星捕獲模型支持這種可能性。
因此，理解火衛一的重力場是了解其內部質量分佈，進而確定其形成方式的關鍵一步。Haser 在他 2026 年的 EGU 論文中指出，目前的估計指向一個多孔的內部結構，可能含有水冰，以及在火衛一赤道區域附近有更緻密的物質集中。
火衛一可能像一個巨大的海綿？
斯提克尼坑引發了另一個難題。一個足以造成如此巨大疤痕的撞擊，人們可能會預期它會摧毀像火衛一這樣小的衛星。
Haser 說，如果這顆衛星具有異常低且相對均勻的密度，使其能夠像海綿一樣吸收撞擊，那麼它可能得以倖存。
「你會認為這樣的撞擊會粉碎火衛一，除非它具有非常低的均勻密度，就像一個可以吸收那種撞擊的海綿一樣，」Haser 說。
這次碰撞也會在撞擊地點周圍產生強烈的熱量。
「在那撞擊區域，一定有非常高的溫度，將其下方的岩石熔化並壓縮，」他說。
這種壓縮可能在斯提克尼坑下方留下一個更緻密的區域，產生一個科學家可能能夠探測到的微弱重力信號。
Haser 說，火衛一的幾項特徵非常符合被捕獲小行星的解釋。特別是，這顆衛星不規則的外觀，類似於科學家所稱的「碎石堆小行星」，即由許多岩石碎片鬆散地由重力結合在一起的物體。
但是，要將所有證據整合到一個解釋中仍然很困難。
火衛一目前的重力場、形狀、密度、光譜特性和不斷變化的軌道，都必須在單一的地球物理模型中得到協調。其高度不規則的形狀以及與火星的極近距離，使得解釋其重力和內部結構的挑戰尤其大。
Haser 說：「在論文中，我們研究了斯提克尼坑下方的壓縮質量如何影響這顆微小衛星的重力信號、慣性矩以及天平動幅度（本質上是火衛一的擺動和振盪）。」
火衛一運動的這些微小變化，最終可能揭示物質在衛星內部是如何排列的。
火衛一不僅因為其神秘的過去而顯得不尋常，也因為它今天正在發生的事情。
它的軌道離火星非常近，並且這顆衛星正在逐漸向內螺旋。最終，預計它將會解體或撞擊火星。
Haser 說：「火衛一的軌道在動力學上非常特殊；它離火星非常近，緩慢地向內螺旋，最終將會被撕裂或撞擊火星。」
這使得火衛一既是數十億年前事件的保存記錄，也是一顆持續變化的衛星。
「這意味著火衛一不僅是過去的記錄，也是一個活躍演化的地球物理系統，」他說。
科學家們可能很快就有機會直接探測火衛一。
日本即將執行的火星衛星探測任務（MMX），預計於 2026 年底發射，旨在研究火衛一並將其表面樣本帶回地球。該航天器將嘗試在圍繞這顆微小衛星的準穩定軌道上運行，這是一項異常困難的操作，因為火衛一不像較大的天體那樣提供穩定的軌道環境。
正如 Haser 指出的那樣，圍繞火衛一確實沒有穩定的軌道。
部分困難來自火星本身。與附近強大的行星引力相比，火衛一自身的重力場非常微弱。
Haser 說：「火衛一的重力場被火星的重力場強烈地掩蓋了。」
儘管存在這些挑戰，MMX 航天器預計將使用兩種系統從火衛一收集物質。
一個核心採樣器將收集深度達 2 公分的物質。第二個系統，一個氣動採樣器（由 NASA 提供），將向表面發射加壓氣體，根據日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的說法，「將物質揚起並送入樣本容器」。
收集到的樣本預計將在 2031 年年中，裝在一個能夠承受地球大氣再入的太空艙內返回地球。
至於 Haser 認為火衛一最令人費解的地方？
最大的問題不僅僅是這顆衛星由什麼材料組成。科學家們還需要確定，哪種內部結構能夠同時解釋其所有異常特徵。
對 Haser 來說，回答這個問題對於區分關於火衛一誕生的相互競爭的解釋至關重要，包括小行星捕獲、火星巨大撞擊產生的碎片形成，或者可能是一個涉及多種情景元素的更複雜起源。