Per molto tempo l'origine delle due lune Fobos e Deimos è rimasta un mistero.
A causa delle loro piccole dimensioni e della forma irregolare, in principio si pensava che fossero asteroidi catturati dalla gravità marziana ma nessuno era in grado di spiegare come il Pianeta Rosso avrebbe potuto trascinare nel suo dominio due rocce spaziali, trasformandole in satelliti con orbite quasi circolari ed equatoriali. Un'altra possibilità era che Fobos e Deimos fossero nate insieme al pianeta ma in tal caso la loro composizione e densità sarebbe dovuta essere simile. Un'ulteriore idea prospettava, invece, che, verso la fine della sua formazione, Marte avesse subito una collisione gigante. Tale teoria è stata ripresa in due nuovi documenti pubblicati rispettivamente sulle riviste The Astrophysical Journal e Nature Geoscience.
Il primo, redatto dai ricercatori del CNRS e dell'Aix-Marseille Université, esclude la cattura di asteroidi basandosi su argomentazioni statistiche fondate sulla diversità compositiva della cintura di asteroidi e dimostra che l'unico scenario compatibile con le proprietà della superficie di Fobos e Deimos è quello di un grande impatto; nel secondo, un gruppo di francesi, belgi e ricercatori giapponesi hanno utilizzato simulazioni computerizzate per dimostrare come questi satelliti si sono potuti formare dai detriti e dalle macerie rilasciate da una enorme collisione tra Marte e un protopianeta grande un terzo della sua dimensione, tra i 100 e gli 800 milioni di anni dopo la sua formazione.
Una delle domande fondamentali in questa storia è: se è vero che la teoria della collisione è la più probabile, come mai l'impatto ha creato due piccole lune invece che un unico grande satellite come è successo per la Terra?
Secondo i ricercatori, i detriti di questa collisione formarono un vasto disco intorno a Marte, costituito da una parte interna densa composta di materia in fusione ed una parte esterna molto sottile principalmente formata da gas. Nella parte più interna del disco si sarebbe formata una luna mille volte più grande di Fobos, poi scomparsa. Le interazioni gravitazionali create nel disco esterno da questo satellite massiccio avrebbero agito da catalizzatori per la raccolta di detriti, formando altre lune più lontane e più piccole. Dopo qualche migliaio di anni Marte appariva circondato da una decina di piccole lune e una luna grande. Un paio di milioni di anni più tardi, una volta dissipato il disco di detriti, gli effetti mareali prodotti dal pianeta avrebbero portato la maggior parte dei satelliti a schiantarsi sulla superficie, compresa la grande luna. Solo le due lune più lontane, Fobos e Deimos, sarebbero sopravvissute.
Nel primo studio, inoltre, il team dimostra che lo spettro emesso da Fobos e Deimos è incompatibile con quello della materia primordiale che ha formato Marte (come le condriti ordinarie, le condriti enstatiti e le angriti). Anzi, tali dati dimostrano che i due satelliti sono formati da polvere a grana fine (più piccola di un micrometro), supportando lo scenario della collisione. La stessa grana fine potrebbe essere responsabile di un'elevata porosità interna che spiegherebbe la loro bassa densità.
La teoria dell'impatto dovrebbe anche chiarire come mai l'emisfero nord di Marte è ad una quota inferiore rispetto a quello meridionale: il bacino Borealis, che con i suoi 8500 chilometri di diametro occupa circa il 40% della superficie del pianeta, sarebbe appunto il risultato di una collisione gigante, come quella che avrebbe prodotto le due lune.
Infine, la formazione di questo sistema marziano multi-satellite, a differenza della Terra, sarebbe dipesa dalla velocità di rotazione del pianeta, molto più lenta per il Pianeta Rosso.
