Sự hình thành của bồn trũng Borealis

Giả thuyết khả dĩ cho địa hình thấp, bằng phẳng và tương đối không có miệng núi lửa là bồn trũng được hình thành bởi một vụ va chạm lớn duy nhất. Hai mô phỏng về một tác động có thể xảy ra phác họa một kịch bản cho vụ va chạm: vận tốc thấp 6 đến 10 km (3,7 đến 6,2 mi) mỗi góc nghiêng xiên thứ hai và đường kính 1.600 km đến 2.700 km (990-1.680 mi).[3][4] Dữ liệu địa hình từ Mars Global Surveyor phù hợp với các mô hình và cũng cho thấy miệng hố hình elip có trục dài 10.600 km (6.600 mi) và 8.500 km (5.300 mi), tập trung ở 67°N 208°E, mặc dù điều này đã bị che khuất một phần bởi các vụ phun trào núi lửa sau đó tạo ra phình Tharsis dọc theo vành của nó.[2] Đó là bằng chứng cho vành thứ cấp tốt.[2][5] Điều này sẽ khiến bồn trũng cực bắc Sao Hỏa cho đến nay là miệng hố va chạm lớn nhất trong Hệ Mặt trời, gấp khoảng bốn lần đường kính của miệng hố lớn tiếp theo: Utopia Planitia, được đặt bên trong Bồn trũng cực bắc Sao Hỏa, bồn trũng Aitken trên mặt trăng và Hellas Planitia trên bán cầu nam của sao Hỏa.[6]

Vụ va chạm có tác động dẫn đến sự tan chảy đáng kể và hình thành lớp vỏ bên ngoài hành tinh trong khoảng thời gian 40 triệu năm sau tác động. Một tác động lớn như vậy sẽ làm xáo trộn lớp phủ, làm thay đổi dòng đối lưu bình thường và gây ra sự gia tăng lượng tan chảy tại vị trí va chạm. Nhìn chung, một sự kiện như vậy thực sự sẽ làm tăng tốc độ làm mát của nội thất sao Hỏa. Việc thiếu các dị thường từ quan sát được ở bán cầu bắc có thể được giải thích bằng một tác động như vậy, vì sóng xung kích tạo ra có thể đã làm mất lớp vỏ.[7]

Khả năng hình thành của Phobos và Deimos thông qua tác động của Borealis

Nguồn gốc của mặt trăng Sao Hỏa, Phobos và Deimos (ảnh phải) là không rõ và vẫn còn gây nhiều tranh cãi. Một giả thuyết cho rằng các mặt trăng bị Sao Hỏa bắt. Tuy nhiên, các mặt trăng có quỹ đạo tròn và độ nghiêng thấp tương đối so với đường xích đạo sao Hỏa không phù hợp với giả thuyết bắt lấy này.[8] Việc phát hiện các khoáng chất trên Phobos tương tự như các khoáng chất trong thạch quyển Sao Hỏa, và mật độ vật chất thấp bất thường và độ xốp vật chất cao của Phobos, do đó mặt trăng sẽ không thể tồn tại nếu tự tổng hợp một cách linh hoạt, cho thấy các mặt trăng có thể hình thành thông qua việc bồi tụ trên quỹ đạo sao Hỏa, tương tự như cách Mặt trăng của Trái Đất hình thành.[8]

Mặc dù các ước tính về khối lượng bị đẩy ra bởi vụ va chạm và kích thước Borealis khác nhau, các mô phỏng cho thấy một thiên thể có kích thước khoảng 0,02 Sao Hỏa có khả năng tạo ra một mảnh vụn khá lớn trên quỹ đạo sao Hỏa, theo thứ tự 5x1020 kg, với khối lượng đáng kể một phần vật chất còn lại gần Sao Hỏa.[3][8] Con số này nằm trong phạm vi khối lượng ước tính cần thiết để tạo thành hai mặt trăng, vì các dữ liệu khác cho thấy chỉ có 1% khối lượng của một đĩa bồi tụ tạo thành các mặt trăng.[8] Có một số vùng bị tác động lớn khác trên Sao Hỏa có thể đã đẩy ra đủ các mảnh vụn để tạo thành các mặt trăng.[8]