フォボス (Mars I Phobos) は、火星の第1衛星。もう1つの火星の衛星であるダイモスより大きく、より内側の軌道を回っている。1877年8月18日にアサフ・ホールによって発見された。ギリシア神話の神ポボスにちなんで命名された。フォボスは太陽系の惑星の衛星の中で最も主星に近く、火星の表面から6,000km以内の軌道を回っている。フォボスの軌道は火星の静止軌道より内側にあるため、公転速度は火星の自転速度よりも速い。従って、1日に2回西から上り速いスピードで空を横切り東へ沈む。表面に近いため、火星のどこからでも見えるわけではない。また、火星の自転より速く公転しているので、フォボスは火星の潮汐力のために徐々に火星に引きつけられ（1.8m/世紀）、やがてロッシュ限界に達し破壊される運命にあるとされ、3,000万年から5,000万年後に火星の表面に激突するか、破壊され火星の環となると考えられている。フォボスには一つの峰 (Ridges) と十数個のクレーターが確認されている。峰はヨハネス・ケプラーに因んでケプラー・ドルスムと名付けられた。クレーターは天文学者、および『ガリヴァー旅行記』の登場人物に因んで名付けられた。フォボス最大のクレーターは、ホールの妻クロエ・アンジェリン・スティックニー・ホールにちなんで「スティックニー」と命名されている。スティックニーを中心としてフォボスには放射状の溝が見られるが、これはスティックニーを作った天体が衝突した際の衝撃でできたと考えられている。フォボスは、ダイモスと共に火星の重力に捕獲された小惑星だと考えられている（捕獲説）。実際、フォボスの可視-近赤外反射スペクトルはD型小惑星やT型小惑星のそれと似ている。また、フォボスが小惑星起源であるならば、その密度の低さは空隙や氷を内部に含む可能性を示唆している。しかしながら、フォボスの軌道離心率、軌道傾斜角がともに小さい軌道を説明するには、捕獲後に軌道エネルギーを散逸させるプロセスが必要である。また、このような整った軌道を説明するために、火星への天体衝突で生じたデブリ円盤内で集積した天体だとする意見もある（ジャイアントインパクト説）。1988年に打ち上げられたソ連の探査機フォボス2号は、翌年火星の周回軌道に入り、フォボスへの接近中に故障したが、2011年に打ち上げられたロシアの探査機フォボス・グルントは、フォボスからのサンプルリターンを計画していたが地球周回軌道からの離脱に失敗し、大気圏へ突入した。2015年、日本のJAXAは火星の衛星の探査計画を発表した。この探査機は2022年打ち上げを計画しており、フォボス土壌のサンプルリターンを行う予定である。1950年代から60年代にかけて、フォボスの奇妙な軌道と密度の低さから、フォボスは中空の人工天体ではないかという説が唱えられたことがある。1958年頃、フォボスの公転の永年加速について研究していたロシア人の宇宙物理学者ヨシフ・シクロフスキーは、フォボスが「薄い金属板」構造であると提唱した。これはフォボスが人工的な起源を持つことを示唆するものである。シクロフスキーは火星の上層大気の密度の推定値に基いて、微弱な制動効果でフォボスの永年加速を説明するためには、フォボスが非常に軽くなければならないと推論した -- ある計算では直径が16km、厚さは6cm未満の中空の鉄の球が導かれた。アイゼンハワー合衆国大統領の科学顧問を務めていたジークフリード・シンガーは、"Astronautics" 誌の1960年2月号でシクロフスキー説を支持し、さらに「フォボスの目的は、おそらく火星人が彼らの惑星の周囲で安全に活動できるように、火星の大気中の放射を吸い取ってしまうことだろう」というところまで飛躍させた。また、シクロフスキーと親しかったカール・セーガンやフレッド・ホイルも人工的要素を指摘していた。しかし、後にこうした考えが生まれる切っ掛けとなった永年加速に関する疑問が提示され、そして1969年までにはこの問題は解決された。初期の研究では、軌道高度が低下する速度を5cm/年という過大な値を使用していたが、後に1.8cm/年まで修正された。現在では、永年加速は当時考慮されていなかった潮汐効果の結果だと考えられている。また、フォボスの密度は1.9 g/cmと測定されており、これは中空の殻であるという説とは矛盾する。さらに、1970年代にバイキング探査機によって得られた画像は明らかに天然の天体であり、人工物ではないことを示していた。同様の月空洞説や地球空洞説も唱えられたことがある。

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