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1877년 미국의 천문학자 아사프 홀이 화성의 두 위성을 발견했다. 크기가 15×12×11㎞로서 작고 모양이 불규칙적이며 구덩이가 많다. 데이모스는 화성의 적도면과 2° 이내의 기울기로 2만 3,459㎞ 거리에서 원형궤도를 따라 30.3시간을 주기로 화성 주위를 공전한다.

이 위성은 가장 긴 축이 항상 화성을 향하고 있어서 자전주기와 공전주기가 일치한다. 가장 큰 구덩이는 남극 근처에 있으며, 폭이 약 2.5㎞나 된다. 나머지 한 위성인 포보스와 마찬가지로, 데이모스의 표면은 회색이며 매우 어둡다(반사율은 겨우 7％이며 달 표면의 절반 정도임). 이 사실과 낮은 평균밀도(2g/㎤ 이하)는 데이모스가 탄소질로 이루어졌음을 나타내며, 이 위성이 우주공간을 떠돌다 화성의 인력에 붙들린 소행성일 수도 있음을 시사하고 있다.

중력이 아주 작은데도 불구하고(10^-3g), 이 위성 표면에는 상당히 많은 표토가 있다.