Il pianeta Marte possiede due satelliti naturali di piccole dimensioni: Fobos e Deimos. Si tratta dell'unico pianeta roccioso del sistema solare interno a possedere un sistema di satelliti.

Scoperti nell'agosto del 1877 da Asaph Hall, percorrono orbite prograde quasi circolari, assai prossime al piano equatoriale di Marte. Fobos, il più interno, completa la sua orbita in poco più di un terzo del periodo di rotazione del pianeta - caso unico del sistema solare. Di conseguenza è soggetto a significative azioni mareali da parte di Marte che determinano una costante riduzione dell'orbita e che ne causeranno infine la disgregazione.

Hanno forma irregolare, non risolvibile dalla Terra (appaiono cioè come oggetti puntiformi quando osservati con un telescopio). Sono stati fotografati e studiati prevalentemente da sonde spaziali il cui obiettivo primario è stato lo studio di Marte. La loro origine è una questione ancora aperta. Alcuni li ritengono asteroidi catturati, altri ipotizzano che si siano formati per accrezione nel processo che ha condotto anche alla formazione del pianeta Marte.

Osservazione Dalla Terra L'osservazione di Fobos e Deimos dalla Terra è ostacolata dalle ridotte dimensioni dei due oggetti e dalla loro vicinanza al pianeta rosso. Sono osservabili solo per un limitato periodo di tempo, quando Marte è prossimo all'opposizione,, 1977. e appaiono come oggetti puntiformi, senza che sia possibile risolverne la forma., 1977. In tale circostanza, Fobos raggiunge una magnitudine di 11,6 e Deimos di 12,8., 2000. Marte per confronto può raggiungere una magnitudine massima di -, 2000. risultando poco meno di seicentomila volte più luminoso di Fobos e più di un milione di volte di Deimos. Inoltre, Fobos e Deimos all'opposizione si discostano in media dal pianeta rispettivamente 24,6 e 61,8 arcosecondi.

Per procedere alla loro osservazione, in condizioni particolarmente favorevoli, è necessario disporre di un telescopio di almeno . Utilizzare un elemento che occulti il bagliore del pianeta e dispositivi per la raccolta di immagini quali piastre fotografiche o CCD, con esposizioni di alcuni secondi, risulta d'aiuto.

Da Marte

Visto dalle latitudini equatoriali della superficie di Marte, Fobos all'opposizione (corrispondente a una fase di luna piena) appare grande quanto un terzo della Luna vista dalla Terra. Al suo sorgere presenta un diametro angolare di 8'; allo zenit di 12',3. Appare tanto più piccolo quanto maggiore è la latitudine dell'osservatore ed è completamente invisibile (cioè sempre oltre l'orizzonte) dalle regioni polari del pianeta. Raggiunge una magnitudine apparente massima di -. Deimos, invece, appare come una stella brillante o un pianeta (raggiunge una magnitudine massima di -), poco più grande di come appaia Venere vista dalla Terra; presenta un diametro angolare di circa 2'. Entrambi sperimentano il fenomeno delle fasi., 1943.

Il diametro angolare del Sole visto da Marte è di circa 21'. Di conseguenza non possono verificarsi eclissi totali sul pianeta, perché le due lune sono troppo piccole per coprire il disco solare nella sua interezza. D'altra parte dall'equatore è possibile osservare transiti di Fobos quasi ogni giorno; essi sono molto rapidi e si concludono in meno di mezzo minuto circa. Deimos, invece, transita sul disco solare una volta al mese circa, ma il fenomeno che dura circa un minuto e mezzo rimane poco visibile.

Il moto di Fobos è molto veloce, sorge a ovest e tramonta a est,Questo perché Fobos completa un'orbita in meno di un giorno marziano. Generalmente è il moto di rotazione del pianeta a determinare prevalentemente il moto apparente degli astri nel cielo in un giorno/notte, com'è il caso per il moto apparente del Sole e della Luna se visti dalla Terra. con un periodo apparente di 11 ore (in 4,5 delle quali attraversa il cielo, sorgendo nuovamente 6,5 ore dopo)., 2000. Deimos, invece, trovandosi appena al di sopra dell'orbita areosincrona, sorge a est e tramonta lentamente a ovest 2,7 giorni dopo.

Storia delle osservazioni Anticipazioni All'inizio del XVII secolo Keplero aveva ipotizzato che Marte potesse avere due satelliti essendo allora noto che ne avesse uno il pianeta che lo precede, la Terra, e quattro quello subito seguente, Giove. Assumendo che il numero dei satelliti dei pianeti del sistema solare seguisse una progressione geometrica, Marte avrebbe avuto due satelliti.

Nel 1721 William Derham ipotizzava nella sua opera Astro-Theology che Marte, tanto simile alla Terra, possedesse delle lune che non erano state ancora osservate perché piccole e poco luminose e anche in Germania ne era stata ipotizzata l'esistenza.

Nel 1726 Jonathan Swift, probabilmente ispirato dall'ipotesi di Keplero, nei suoi Viaggi di Gulliver descrisse due satelliti orbitanti attorno a Marte.

È interessante osservare che, se la scelta di una delle due orbite è stata affidata probabilmente al caso, l'altra è stata dedotta secondo la terza legge di Keplero. Inoltre, anticipando una caratteristica che appartiene a Fobos, entrambe le lune completano una rivoluzione in un periodo inferiore a quello di rotazione del pianeta, allora già noto.

Satelliti analoghi furono descritti anche da Voltaire, presumibilmente influenzato da Swift, nel suo racconto filosofico Micromega del 1752.

Successivamente, altri proposero l'esistenza delle lune di Marte in opere che potremmo però attribuire al genere fantascientifico.

Scoperta Asaph Hall scoprì Deimos il 12 agosto 1877 e Fobos il seguente 18 agosto (le fonti dell'epoca adottano la convenzione astronomica, precedente al 1925, che il giorno inizi a mezzogiorno; conseguentemente le scoperte sono riferite rispettivamente all'11 e al 17 agosto) con il telescopio rifrattore di 26 pollici () di diametro dello United States Naval Observatory, a Washington., 1989. Hall, in quel periodo, stava cercando sistematicamente delle possibili lune di Marte. Il 10 agosto aveva già visto una luna del pianeta, ma a causa del maltempo, non riuscì a identificarla se non nei giorni seguenti.

Hall descrisse la scoperta nei suoi appunti come segue:, 1878.

Etimologia I nomi delle due lune, adottati inizialmente con grafia latina (Phobus e Deimus), furono proposti da Henry Madan (1838–1901), "Science Master" ad Eton, e richiamano quelli dei personaggi di Φόβος (Fóbos), spavento o terrore, e Δεῖμος (Déimos), timore o spavento, che secondo la mitologia greca accompagnavano in battaglia il loro padre, Ares, dio della guerra. Ares è l'equivalente greco della divinità romana Marte.

Osservazioni successive Le dimensioni e le caratteristiche orbitali dei satelliti di Marte hanno consentito, per lungo tempo, la loro osservazione solo in occasioni favorevoli, con il pianeta all'opposizione e i due satelliti in condizioni di elongazione adeguata, che ricorrono circa ogni due anni, con condizioni particolarmente favorevoli che si verificano circa ogni 16 anni. La prima configurazione favorevole si verificò nel 1879. Numerosi osservatori, in tutto il mondo, parteciparono alle osservazioni con lo scopo di determinare con esattezza le orbite dei due satelliti., 1989.

Nei quarant'anni seguenti la maggior parte delle osservazioni (più dell'85% del totale di quelle compiute tra il 1888 e il 1924) avvennero presso due osservatori statunitensi, lo United States Naval Observatory e l'Osservatorio Lick, con l'obiettivo, tra gli altri, di determinare la direzione dell'asse di rotazione del pianeta., 1978. Tra il 1926 e il 1941 proseguì soltanto il Naval Observatory, con 311 osservazioni visuali. Dal 1941 in poi le osservazioni avvennero solo con la tecnica fotografica.

Nei quindici anni seguenti le ricerche furono poche o nulle e ripresero nel 1956, volte a individuare eventuali altri satelliti. Aveva generato un rinnovato interesse l'ipotesi, avanzata da Bevan P. Sharpless nel 1945, che il moto di Fobos stesse accelerando, causando altresì una riduzione del semiasse maggiore dell'orbita. Ne nacque una controversia sull'effettiva realtà del fenomeno e sull'entità e causa dell'accelerazione che portarono a nuove osservazioni negli anni sessanta e settanta., 1978.

Nel 1988, in concomitanza con le missioni sovietiche del Programma Phobos, furono condotte osservazioni da Kudryavtsev e colleghi. Nei dieci anni seguenti, invece, le due lune non furono oggetto di alcuna osservazione, fino al 2003, quando osservazioni molto accurate furono condotte dall'Osservatorio Lowell.

Nei primi anni del XXI secolo sono state condotte inoltre nuove ricerche volte a determinare la presenza di eventuali satelliti irregolari di Marte. Showalter et al. hanno eseguito una ricerca in tal senso nel 2001, con il telescopio spaziale Hubble, escludendo la presenza di altri satelliti (di dimensioni maggiori di 100 metri) nella porzione più prossima al pianeta della sfera di Hill marziana. Scott S. Sheppard e David Jewitt hanno ripetuto la ricerca nel 2004 con il telescopio franco-canadese di 3 m di diametro presente presso l'osservatorio di Mauna Kea, nelle Hawaii, escludendo la presenza di ulteriori satelliti con magnitudine inferiore a 23,5 (corrispondente a oggetti di dimensioni di 90 metri, con un'albedo di 0,07). Nel 2005 inoltre sono state condotte osservazioni radar di entrambi i satelliti dal radiotelescopio di Arecibo che hanno prodotto alcune stime della densità del materiale superficiale.

Missioni spaziali

Fobos e Deimos sono stati fotografati e studiati prevalentemente da sonde spaziali il cui obiettivo primario era lo studio di Marte. Le prime immagini di Fobos furono raccolte dal Mariner 7 nel 1969,, 1978. ma fu con il Mariner 9 nel 1971 che fu condotto uno studio dettagliato di entrambi i satelliti. Ne furono determinate le dimensioni, la forma, il periodo di rotazione, identificate alcune caratteristiche superficiali e furono migliorate le conoscenze sul loro moto orbitale. Fu inoltre rilevata la presenza di uno strato di regolite sulla superficie di entrambi., 1978.

Con il Programma Viking si ebbe un ulteriore incremento nelle conoscenze su entrambi i satelliti, grazie sia ai miglioramenti tecnici introdotti nei sistemi di raccolta di immagini, sia ai passaggi più stretti che i due orbiter eseguirono soprattutto con Fobos., 1978. Furono rilevate variazioni di colore su Fobos, del quale fu determinata la massa, la densità e stimata l'età e la composizione.

Nel 1998 e nel 2003 la sonda statunitense Mars Global Surveyor ha raccolto sia immagini dirette di Fobos, sia ha seguito la traccia della sua ombra sulla superficie del pianeta. Ciò ha permesso di calcolare con maggior precisione l'orbita della luna e l'accelerazione che gli effetti mareali di Marte le impartiscono. Sono stati utilizzati a tale scopo anche i dati raccolti dalla sonda europea Mars Express che ha eseguito inoltre dei sorvoli ravvicinati di Fobos nel 2004, 2008 e 2010, oltre che osservazioni a distanza di Deimos. Infine, nel 2007 e nel 2008 il Mars Reconnaissance Orbiter ha raccolto immagini ad alta risoluzione di entrambi i satelliti.

Immagini di Deimos e Fobos sono state raccolte anche dalla superficie di Marte, attraverso le fotocamere dei lander e rover lì presenti, sia in immagini notturne, sia in immagini diurne in occasione di transiti sul disco solare.

La Russia ha lanciato due missioni nel 1988 - Fobos 1 e 2 - e Fobos-Grunt nel 2011 che avrebbero dovuto atterrare su Fobos; l'ultima in particolare avrebbe anche dovuto riportare dei campioni a terra. Tuttavia, sono fallite tutte e tre, le prime due in prossimità del loro obiettivo, Fobos-Grunt in orbita terrestre bassa, subito dopo il lancio.

Raggiungere i satelliti di Marte è a volte indicato come un passo intermedio nell'esplorazione umana del pianeta rosso.

Caratteristiche

Caratteristiche chimico-fisiche