En un nuevo estudio, los científicos sugieren que un impacto con un objeto helado gigante podría explicar los tamaños y las órbitas de las lunas de Marte, Phobos y Deimos.
© Université Paris Diderot / Labex UnivEarthSLa representación de Anrtist muestra la colisión gigante en Marte que podría haber llevado a la formación de sus lunas, Phobos y Deimos. Las nuevas simulaciones sugieren que el impactador podría haber sido un objeto helado. En ese momento, Marte era joven, y podría haber tenido una atmósfera más gruesa y agua líquida en su superficie.
Una nueva investigación presentada en la Conferencia de Ciencias Lunares y Planetarias en Woodlands, Texas, agrega un giro fresco a la última idea al sugerir que el impactador estaba hecho principalmente de agua helada. La idea, presentada por Courteney Monchinski (Instituto de Tecnología de Tokio, Japón), elimina algunos de los problemas que han afectado al escenario tipo "impacto gigante".
Origen desconocido
Fobos y Deimos se encuentran entre los objetos más oscuros del sistema solar. Sus firmas espectrales no tienen características claras, por lo que no se conoce su composición superficial. Sin embargo, parecen ser porosos, ya sea huecos o llenos de agua congelada. Estas características, junto con sus formas maltratadas e irregulares, han llevado a algunos científicos a pensar que podrían ser asteroides capturados.
Sin embargo, esa apariencia también podría indicar que están hechas de basaltos; sentado en el espacio y bombardeado por micrometeoritos hasta que sus características espectrales se vuelvan similares a las de los asteroides. Un sobrevuelo de Deimos por parte de la nave espacial de la Misión Emirates Mars a principios de 2023 respalda esa idea. Además, las órbitas de las lunas desafían el escenario de captura típico. Los asteroides capturados generalmente tienen órbitas altamente ovales (elípticas) y orientadas al azar, pero Fobos y Deimos viajan tomando caminos notablemente circulares directamente sobre el ecuador de Marte. Estas observaciones respaldan un escenario del tipo "impacto gigante".
La misión de Emirates Mars, apodada Hope, voló por Deimos en 2023. Agencia Espacial de los EAU (UAESA) / Misión de Emirates Mars (EMM)Pero este escenario tiene algunos problemas propios. Las simulaciones que intentan recrear la formación de las lunas por impacto lanzan demasiado material a la órbita, lo que resulta en un disco de escombros demasiado masivo alrededor del planeta. En estos modelos, las lunas se forman a partir de este disco, con suficiente material para producir al menos una luna más grande dentro de la órbita actual de Fobos que finalmente se rompe en pedazos. En algunos modelos, Fobos se une a este disco de escombros secundarios.
Otro problema es que un impactador rocoso daría como resultado un disco de escombros calientes, cuyas altas temperaturas alterarían o destruirían cualquier material primitivo, incluidos los basaltos.
Frío, frío nena
Para regar estos problemas, Monchinski y sus colaboradores proponen un escenario en el que el impactador sería un objeto helado alrededor del 3% de la masa de Marte, hecha de al menos 30% y hasta el 70% de agua helada. Cualquier impactador helado habría puesto mucho menos roca en el espacio, abriendo la posibilidad de formar Fobos y Deimos directamente del impacto, sin la necesidad para los cálculos de invocar una luna más grande y más larga que se formase primero.
Un impactador helado también da como resultado una temperatura más baja en el disco, ya que la vaporización de cantidades tan grandes de agua absorbe mucha energía. Como consecuencia, la composición de la roca que se pone en órbita se conserva mejor.
"El punto más interesante de estos resultados es que han mostrado la posibilidad, con esta baja temperatura en el disco, de que podríamos preservar parte de la composición condrítica del impactador", dice Pascal Rosenblatt (Universidad de Nantes, Francia).
En trabajos anteriores, Rosenblatt y otros habían propuesto un escenario similar, teniendo en cuenta un impactador completamente hecho de roca de aproximadamente un tercio del tamaño de Marte. "Ese no fue el caso con el impactador que habíamos modelado", dice, y agrega que el nuevo modelo "abre nuevas perspectivas".
© ESA / DLR / G. neukumPhobos se cierne sobre el paisaje marciano en esta imagen del orbitador Mars Express de la ESA tomado en noviembre de 2010. De forma irregular y solo 27 km de largo, Phobos es mucho más oscuro (debido a su superficie rica en carbono) de lo que es aparente en esta visión con contraste.
El vapor de agua también podría haber jugado un papel en la formación de Deimos más allá de la órbita sincrónica de Marte, donde los objetos orbitan el planeta a la misma velocidad que el suelo gira. Más allá de esta distancia, las mareas hacen que las lunas retrocedan lentamente del planeta. La interacción entre las partículas de polvo y el vapor de agua podría haber ayudado a extender el material del disco más allá, permitiendo que Deimos se forme en su ubicación actual y lejana.
El origen de un objeto impactador helado
¿Por qué había un cuerpo helado gigante en curso de colisión con Marte para empezar? Los investigadores piensan que tales cuerpos "húmedos" podrían haberse formado en el borde exterior del sistema solar, más allá de la órbita de Saturno o Neptuno. Luego, las inestabilidades provocadas por los planetas gigantes podrían haber arrojado algunos de estos cuerpos al sistema solar interno.
Rosenblatt también señala que el Marte primitivo probablemente tenía agua en su superficie, por lo que Marte también podría haber contribuido con parte de su agua nativa, requiriendo un cuerpo colisionador menos masivo.
© JAXALa concepción artística de la misión MMX de Jaxa en Phobos.
"Estamos esperando la muestra", dice Rosenblatt. "Estoy bastante seguro de que descubriremos algo nuevo".
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