Würde ein voller Einschlag von Phobos den Mars vorübergehend bewohnbar machen?

Die Wirkung von Phobos, selbst in einem Stück (weniger wahrscheinlich), wäre anders als bei Chicxulub. Phobos ist wahrscheinlich etwas größer als der Chicxulub-Impaktor, aber viel langsamer und kommt fast perfekt tangential herein. Die Aufprallenergie würde weniger als ein Zehntel der Chicxulub-Aufprallenergie betragen, und die Energie würde über eine große Region um den Marsäquator verteilt werden. Es würde keinen Vulkanismus auslösen und es würde den Mars nicht in relevanter Weise erwärmen. Es würde den Mars durch Erwärmung nicht lebensfreundlicher machen. Der einzige nennenswerte Beitrag zur Bewohnbarkeit wäre zusätzliches organisches Material, das Phobos vermutlich enthält.

Phobos wird (wahrscheinlich) aufgrund von Gezeitenkräften zerfallen, bevor seine Fragmente mit dem Mars kollidieren. Alle losen Steine, Staub, Regolith auf der Oberfläche werden unterhalb der Roche-Grenze von Phobos getrennt

$$d=1.26~R_M\cdot\left(\frac{\rho_M}{\rho_m}\right)^\frac{1}{3},$$ mit $R_M=3389.5\mbox{ km}$der Radius des Mars, $\rho_M=3.9335 \mbox{ g/cm}^3$die mittlere Dichte des Mars und $\rho_m=1.887\mbox{ g/cm}^3$die mittlere Dichte von Phobos. Daraus ergibt sich ein Roche-Limit von $$d=1.26\cdot 3389.5\mbox{ km}\cdot\left(\frac{3.9335 \mbox{ g/cm}^3}{1.887\mbox{ g/cm}^3}\right)^\frac{1}{3}=5455.6\mbox{ km}.$$ Das ist für das Zentrum von Phobos etwa 2059 km über der äquatorialen Oberfläche des Mars (mit 3396,2 km als Äquatorialradius). Daher wird der Zerfall lange vor dem Einschlag beginnen. Lose Steine ​​werden mit Phobos kollidieren und mehr Material freischalten. Ob es einen beträchtlichen festen Überrest geben wird, um schließlich einen großen (tangentialen) Einfluss zu verursachen, ist schwer vorherzusagen.

Die Umlaufgeschwindigkeit der Fragmente zum Zeitpunkt der Kollision beträgt etwa

$$v_0=\frac{v_e}{\sqrt 2},$$ mit $v_e=5.03\mbox{ km/s}$die Fluchtgeschwindigkeit des Mars . Die Neigung von Phobos von 1.093° (relativ zum Äquator des Mars) ist für die Berechnung der Aufprallgeschwindigkeit fast vernachlässigbar. Die äquatoriale Rotationsgeschwindigkeit des Mars beträgt etwa 241,17 m/s.

Die Aufprallgeschwindigkeit beträgt daher ca

$$\frac{5030\mbox{ m/s}}{\sqrt 2}-241.17 \mbox{ m/s}=3316\mbox{ m/s}.$$ Die Masse von Phobos beträgt ca $1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}.$Daraus ergibt sich eine kinetische Aufprallenergie von $$\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}\cdot 1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}\cdot (3316\mbox{ m/s})^2=5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}.$$

Die Schmelzwärme von Wasser beträgt etwa 334 kJ/kg, die Verdampfungswärme von Wasser bei 0°C beträgt etwa 2504 kJ/kg, zusammen werden 2838 kJ/kg benötigt, um Wassereis von 0°C zu verdampfen. Daher würde die Aufprallenergie von Phobos ausreichen, um zu verdampfen

$$\frac{5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}}{2.838 \cdot 10^{6}\mbox{ J/kg}}=2.06\cdot 10^{16}\mbox{ kg}$$ Wassereis von 0°C, entsprechend $2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3$von flüssigem Wasser.

Die Oberfläche des Mars beträgt etwa 144.798.500 km² bzw$1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2$. Gleichmäßig verteilt konnten wir eine entsprechende Wassereisschicht bekommen

$$\frac{2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3}{1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2}=0.142\mbox{ m},$$ (entspricht 14,2 kg/m² flüssigem Wasser) durch die Aufprallenergie verdunstet.

Bei einem Oberflächengewicht von 3,711 m/s² entspräche dies einem Druck von$14.2 \mbox{ kg/m}^2\cdot 3.711 \mbox{ m/s}^2= 52.8 \mbox{ N/m}^2=0.528\mbox{ hPa}$.

Der aktuelle atmosphärische Druck auf dem Mars beträgt etwa 6,3 hPa, mit täglichen, jahreszeitlichen und regionalen Schwankungen. So könnten wir im Idealfall maximal 10% kurzfristige Druckerhöhung in der Marsatmosphäre durch Wasserdampf erreichen.

Am Ende würde ein Einschlag von Phobos oder seiner Fragmente zu einer regionalen Umgestaltung der Marsoberfläche in der Äquatorregion führen, nicht aber zu einer langfristigen globalen Veränderung.

Nur schmelzendes Wassereis würde zu einem globalen Ozean mit einer Tiefe von etwa 1,2 m führen. Aber dieser Ozean würde aufgrund des niedrigen Luftdrucks kochen und wieder ausfrieren. Gleiches gilt für lokale Seen aufgrund der unebenen Topographie.

Modellrechnungen mit einer Freisetzung von Kohlendioxid würden einen vorübergehenden Treibhauseffekt verursachen, aber in der Äquatorregion ist eine Freisetzung von Kohlendioxid noch unwahrscheinlicher als eine Freisetzung von Wasserdampf.

Ich habe einen wichtigen Fehler in Geralds ansonsten hervorragender Berechnung oben bemerkt. Eine Wasserschicht von 0,142 m Dicke pro Quadratmeter hat eine Masse von 142 kg, nicht 14,2 kg. Das bedeutet, dass Geralds Ergebnisse mit 10 multipliziert werden sollten:

14,2 kg/m2 x 3,711 m/s2 = 528 N/m2 = 5,28 hPa

Dies ist vergleichbar mit dem aktuellen durchschnittlichen Marsoberflächendruck von ~6,3 hPa.

Eine Randbemerkung: Die Umlaufbahn beim Aufprall könnte auch eine Ellipse sein mit der aktuellen Umlaufbahn als Apoapsis und der Marsoberfläche als Periapsis. Diese hypothetische Bahnänderung würde die Aufprallgeschwindigkeit auf ~4,3 km/s erhöhen (erste Gleichung unter https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_speed#Precise_orbital_speed ). Das soll aber wohl künstlich erreicht werden und hat nichts mit dem natürlichen Zerfall des Mondes zu tun.