火星的天际被两颗独特的自然卫星点缀，它们分别被命名为火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos），这两个名字源自古希腊神话中战神阿瑞斯的两个儿子——恐惧（Phobos）和惊慌（Deimos），象征着它们与火星的紧密联系。

火卫一，作为火星的卫星家族中较大且更接近火星的一员，其直径大约为22.2千米，呈现出不规则的形态，宛如一个巨大的土豆。火卫一以其迅猛的运行速度著称，它能够在短短一天之内绕火星旋转三圈，因此在火星上空呈现出从西向东的移动轨迹。引人注目的是，火卫一的轨道与火星表面异常接近，使得从火星表面观察时，它似乎在夜空中每晚都在变换位置。

火卫二与火卫一相比，它的体积要小得多，直径大约为12.4千米，且其轨道距离火星更远。火卫二绕火星的运行周期大约为30小时，同样遵循从西向东的轨迹。火卫二的表面相对平坦，撞击坑的数量远少于火卫一。

多年来，研究人员一直在探索火卫一及其孪生卫星火卫二的起源。一些理论认为，这两颗卫星可能是被火星引力吸引过来的前小行星，因为它们的化学成分与位于火星和木星之间主小行星带中的某些岩石相似。然而，模拟这一捕获过程的计算机模型无法重现这对卫星环绕火星近乎圆形轨道的特性。

另一种假说提出，类似于形成月球的巨大撞击事件，可能从火星上挖出了这两个卫星；但火卫一的化学组成与火星不同，使得这种情景也不太可能。

确切了解火卫一的诞生之谜是日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的“火星卫星探索”(MMX)任务的目标之一，该任务计划于2026年发射。巴黎城市大学的天文学教授、新研究的主要作者索尼娅·福纳西耶(Sonia Fornasier)是MMX任务的仪器科学家。在她和其他科学家分析图像以微调航天器预定路径时，偶然发现了未发表的照片。

这些由欧洲空间局(ESA)的“火星快车”号轨道器拍摄的高分辨率照片，自2003年以来一直在研究火星及其卫星，其中约300张照片精美地记录了火卫一的特征，包括其最大的地标——直径9公里的斯蒂金尼陨石坑。

福纳西耶和她的同事们利用这些快照分析了火卫一从不同角度反射阳光的强度。这种称为光度学的技术使他们能够确定当太阳正好位于前方或偏移角度时，火卫一反射了多少光线。

研究人员发现，火卫一的表面并没有均匀地反射光线。一些区域，如陨石坑的东北边缘，具有很高的反照率。但他们的分析也表明，当太阳直接位于头顶时，火卫一的表面总体上显得更亮。这种现象被称为“反对效应”，是许多无大气天体的共同特征。

这些发现以及对火卫一表面多孔性的观察，使团队推测火卫一的表面可能覆盖着一层厚厚的尘埃，其颗粒呈沟槽状，在直接照射下阴影消失。这些性质同样也是木星族彗星的特征，这类彗星的轨道受到木星引力的影响，例如2016年欧洲空间局的罗塞塔(Rosetta)任务近距离研究的“橡皮鸭”彗星67P。实际上，火卫一的光度性质几乎与彗星67P完全匹配。因此，研究团队得出结论，火卫一可能是被火星捕获的彗星。

这项研究的结果对火卫二也有影响。福纳西耶指出，如果火卫一曾经是彗星，那么火卫二也可能如此。基于这项研究，她的团队提出，这两颗卫星可能最初是一个双瓣彗星的一部分，被火星捕获后最终因火星引力而分裂。换句话说，火星的这对双卫星可能是同一整体的两半。

福纳西耶补充说，如果火星的卫星确实是被捕获的彗星，这意味着彗星也可能被类地行星捕获。她提到，像土星的一些卫星可能起源于柯伊伯带，这是环绕太阳系的环形区域，许多彗星都源自那里。然而，天文学家之前还没有在类地行星上识别出“彗星卫星”，这使得火卫一可能成为首个此类发现。

尽管如此，将火卫一解释为彗星也存在问题，比如某些光度参数，如散射光的比例，并不匹配彗星的特征。无论如何，福纳西耶表示，动力学模拟——考虑包括火星和火卫一在内的天体运动——将帮助团队确定这种彗星捕获的可能性。最终，MMX项目——将物理采样火卫一的部分物质——可能是解开这颗神秘卫星模糊起源的最佳希望。

这项新研究即将在《天文学与天体物理学》期刊上发表，并已在预印本服务器arXiv上公布。