火星的卫星从何而来？ 这是一个科学家们仍然无法回答的问题。我们知道地球的卫星很可能是在大约45亿年前我们星球上发生的一次巨大撞击中形成的。太阳系中的一些卫星，例如木星的几颗较小的卫星，似乎是被捕获的小行星。火星的卫星火卫一（Phobos）和火卫二（Deimos）究竟是哪种形成路径，目前尚不清楚——但我们可能很快就会得到答案。一颗日本探测器将于明年发射，试图从火卫一带回样本。这项任务将建立在来自阿拉伯联合酋长国（阿联酋）火星轨道器令人兴奋的新结果之上，这些结果表明这两颗卫星起源于行星。“我们可能会感到惊讶，但我认为我们会弄清楚的，”亚利桑那州立大学的杰玛·戴维森（Jemma Davidson）说。
4月24日，阿联酋宣布其“希望号”（Hope）轨道器研究了火星两颗卫星中较小的一颗——火卫二（Deimos）。该探测器从距卫星表面仅100公里的高度传回了一些迄今为止关于火卫二的最佳数据和图像。这些结果表明，火卫二的成分比之前被认为是火卫二和火卫一的可能原材料的一类小行星——火星和木星之间外小行星带中的D型小行星——更接近火星。“我们不认为[火卫二]是一颗小行星，”迪拜穆罕默德·本·拉希德航天中心（Mohammed Bin Rashid Space Center）的任务科学负责人赫萨·马特鲁希（Hessa Al Matroushi）说。
为了确切地找出答案，科学家们希望将火卫一的样本带回地球。俄罗斯在2012年的一次尝试以失败告终，当时其“火卫一-土壤”（Phobos-Grunt）探测器在发射后不久坠入太平洋。“它从未离开地球轨道，”乔治·华盛顿大学（George Washington University）空间政策研究所（Space Policy Institute）的太空历史学家和荣誉退休教授约翰·洛格斯顿（John Logsdon）说。日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）希望通过其火星卫星探测（MMX）任务避免同样的命运。这艘太阳能动力探测器预计将于2024年9月发射，重量超过三公吨，大小与SUV大致相当。它的目标是在2025年8月进入火星轨道，然后在2026年靠近火卫一以采集样本，并在2029年将样本带回地球。法国蔚蓝海岸天文台（Côte d’Azur Observatory）的帕特里克·米歇尔（Patrick Michel）说，这项任务“非常复杂”，但应该会非常有价值。米歇尔是MMX的欧洲合作者，也是该任务科学委员会的成员。
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4月17日，美国宇航局（NASA）和日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）宣布他们将就该任务展开合作。作为合作的一部分，美国宇航局选择了10名美国科学家参与MMX项目，并将为探测器提供两台仪器。“我们在JAXA有很棒的合作伙伴，他们正在领导这项雄心勃勃的任务，以带回火星卫星火卫一的首批样本，”美国宇航局局长比尔·纳尔逊（Bill Nelson）在发布到推特的视频消息中说。“我们将共同加深我们对太阳系的了解。”
在火星的两颗卫星中，火卫一略大一些。它们的形状都不规则，像土豆。火卫一最长边约为27公里，火卫二为15公里。火卫一也是离火星较近的一颗卫星。它在距火星表面仅6000公里的轨道上运行，每7小时39分钟完成一次轨道运行。火卫二的高度超过23000公里，轨道运行时间略多于30小时。这两颗卫星都曾被多艘探测器拍摄过，最著名的是美国宇航局的“海盗2号”（Viking 2）轨道飞行器在1977年，以及火星勘测轨道飞行器在2000年代，甚至还有“好奇号”（Curiosity）漫游车在2013年从火星表面拍摄的照片。但从未有探测器在任何一颗卫星上着陆。
日本的MMX任务将尝试改变这一状况。它建立在该国的小行星采样任务“隼鸟号”（Hayabusa）和“隼鸟2号”（Hayabusa2）的成功基础上，这两项任务分别在2010年和2020年带回了小行星的样本。然而，这两项任务都只花费了几秒钟的时间掠过目标物体的表面。MMX将在火卫一的两个地点着陆，并在表面停留两个小时，总共收集约10克物质。“这与隼鸟号有很大不同，”米歇尔说。火卫一表面的操作面临许多挑战，因为这颗卫星的重力只有地球的千分之一——而且考虑到其不规则的形状，重力场也不均匀。MMX将使用两种方法收集样本：一种是可伸展臂上的岩芯取样器，用于收集来自地下两厘米以上的样本，另一种是气动取样器，用于从表面扬起物质。
然而，在MMX收集样本之前，它将寻求确保进行一次较小的着陆。在2026年或2027年，该探测器将在表面部署一辆小型漫游车，该漫游车由法国和德国的科学家开发。这辆微波炉大小的漫游车将在探测器进行练习着陆尝试时从45米的高度投放。在表面翻滚后，漫游车将通过其四个可伸展的轮子扶正，开始为期100天的任务。这颗卫星微弱而不规则的引力意味着，尽管这辆漫游车仅重25公斤，但它无法以快于蜗牛的速度行驶，否则它将有把自己发射到太空的风险。
“如果我们以快于每秒80毫米的速度行驶，我们可能会使漫游车翻倒，甚至离开火卫一系统，”德国航空航天中心（German Aerospace Center）的马库斯·格雷本斯坦（Markus Grebenstein）说，他是这辆漫游车的项目经理。考虑到漫游车的寿命有限，这个速度限制“基本上将我们的活动范围限制在100米左右”。即便如此，这辆漫游车应该会证明其价值。它将研究火卫一的表面，并为主探测器MMX提供关于卫星表面特性的重要信息，这些信息将被纳入两次着陆尝试中。这辆漫游车还将测试在火卫一这样的小天体上的机器人操作。一个延伸目标可能是通过在任务结束时启动漫游车的后轮来尝试翻转它，从而将漫游车推向极限。“漫游车可以轻松地完成一个后空翻，”格雷本斯坦说。“我们可能会被允许在其寿命结束时进行这样的实验。”
“MMX的目标将是采集‘火卫一上最原始的物质’，”米歇尔说，这可能包括关于其起源的线索。这些样本也可能有一个隐藏的惊喜。火卫一的表面被认为覆盖着一些通过撞击从火星喷射出来，然后沉降到卫星上的物质。因此，当日本在2029年将其样本带回地球时，它们很可能包含首次从火星本身采集的原始样本，这将大大领先于美国宇航局（NASA）耗资数十亿美元的火星样本返回计划，该计划预计最早也要到2033年才能将样本送回我们的星球。MMX的样本不太可能包含任何过去生命或火星宜居性的证据，但它们可能会提供关于火星过去地质的有用信息。“我们希望我们能将它们捕获在采样机制中，”米歇尔说。“通过这次任务，我们可能会获得首批从火星取回的样本。”
在两次着陆后，MMX将离开表面，并将其收集的样本装在返回舱中送回地球。虽然主探测器本身将留在火星轨道上，随后将飞越火卫二，从远处研究这颗卫星，但样本返回舱将于2029年7月在澳大利亚的沙漠中着陆。戴维森是美国宇航局（NASA）选定的科学家之一，她将在地球上研究这些样本。“通过观察这些矿物质，我们将能够判断它是来自火星的矿物质还是被捕获的小行星，”她说。
如果样本被证明是被捕获的小行星，这一发现将对它们如何从外小行星带迁移到火星产生有趣的启示。但如果它们是火星的碎片，是在火星早期历史中的一次撞击中形成的，那就会带来自身的问题——尤其是引发了一个问题，即与我们地球周围的卫星（其直径约为3500公里，大得令人难以置信）相比，这些较小的天体是如何在一个行星周围形成的。“这与我们现有的关于巨型撞击产生的物质的模型不符，”戴维森说。“无论我们弄清楚什么，我们都必须重新思考我们过去对这些过程的假设。”
MMX和“希望号”（Hope）代表了人们对火星卫星重新燃起的兴趣，行星学会（Planetary Society）在2015年曾建议将火星卫星作为开始人类探索红色星球的理想地点。“如果我们不能将人类送往火星表面，也许我们可以将他们送到火卫一和火卫二会合，”行星学会报告的合著者洛格斯顿说。现在，我们比以往任何时候都更接近弄清它们的来源，这可能有助于我们更多地了解我们的太阳系及其无数的行星、卫星和小行星是如何形成的。“了解卫星是如何形成的，对于我们理解太阳系的动力学至关重要，”戴维森说。