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火衛二是火星兩顆衛星中較小的一顆，是一個小而崎嶇的天體，沿最長軸測量長約15公里。由於形狀不規則，它的寬度會因測量方向不同而有所差異。

大小

NASA將火衛二的大小描述為大約15公里乘12公里乘11公里，分別是沿三條互相垂直的軸測量出的長度、寬度和厚度。NASA的火星資料表給出的數字略有不同，將火衛二模擬成一個表面平滑、被拉長的橢球體，大小為15.6公里乘12.0公里乘10.2公里。

根據NASA噴射推進實驗室的資料，如果把火衛二換算成體積相同的球體，直徑大約是12.4公里。和地球的月球一樣，火衛二永遠以同一面朝向火星，它的最長軸則指向火星。

火衛二和火衛一一樣顏色暗沉、布滿隕石坑。它最大的隕石坑寬約2.3公里。由於部分隕石坑已被部分填平，火衛二看起來比火衛一更為平滑。

火衛二的重力太弱，無法留住撞擊時揚起的塵土與岩石碎屑。火星的重力會把這些碎屑留在火衛二軌道附近形成一圈環帶，而火衛二在運行時又會將它們重新掃回自己身上。隕石撞擊還把它的表面粉碎成一層鬆散的岩石與塵土，稱為「風化層」，厚度可能深達100公尺。

火衛二每30小時繞火星一圈，距離火星中心大約2.35萬公里。阿薩夫·霍爾在1877年8月11日發現了它，比他發現火衛一早了六天。他以希臘神話中戰神阿瑞斯（羅馬神話中火星之神的對應神祇）的兩個兒子為這兩顆衛星命名，火衛二（戴摩斯）這個名字在希臘語中的意思是「恐懼」。

這兩顆衛星的組成物質，似乎都和小行星帶外側那些顏色暗沉、富含碳的小行星類似。科學家認為，它們可能是被捕獲的小行星，也可能是太陽系形成初期留下的碎屑。