Se ofrece una nueva explicación para los orígenes de las lunas de Marte

Las lunas marcianas Fobos y Deimos pueden ser restos de un asteroide que se acercó demasiado a Marte y fue destruido por su gravedad. La explicación, respaldada por simulaciones por supercomputadora, podría resolver un debate de larga data entre dos opciones, ambas con fallas sustanciales.

La existencia de Fobos y Deimos ha desconcertado a los astrónomos durante mucho tiempo, y cuanto más se mira, más confusa se vuelve la pareja. Según una explicación, los dos son asteroides capturados por la gravedad marciana. Según otro, están compuestos de material arrojado cuando un asteroide más grande chocó contra Marte, como una versión más pequeña del proceso que se cree que creó nuestra propia Luna. Desafortunadamente, cada relato explica mitades opuestas de lo que creemos saber sobre Deimos.

El Dr. Jacob Kegerreis del Centro de Investigación Ames de la NASA lidera un equipo que propone que un asteroide más grande se acercó tanto a Marte que los efectos gravitacionales lo destruyeron, y Fobos y Deimos se formaron a partir de algunos de los restos. Ames tiene su sede en Silicon Valley, y Kegerreis y sus coautores parecen haber adoptado parte del lenguaje, diciendo que el asteroide fue «perturbado», un eufemismo que en este caso podría clasificarse como «daño colateral».

La idea resulta inmediatamente atractiva porque aborda los principales problemas de cada relato de origen anterior. Fobos y Deimos parecen estar compuestos de material que se parece mucho más a los asteroides que a la corteza marciana, lo que no tiene sentido si fueron expulsados ​​de la superficie del Planeta Rojo. Por otro lado, sus órbitas son muy circulares y están alineadas con el ecuador, lo cual es muy inusual en los objetos capturados.

Si un asteroide se desgarrara sobre Marte, los objetos más pequeños que se formarían a partir de los restos tendrían la composición correcta y también podrían tener órbitas circulares. Después de todo, el resto del material que no logró alcanzar órbitas tan estables habría aterrizado en Marte o eventualmente habría escapado del sistema.

Por muy claro que parezca, las respuestas que parecen combinar lo mejor de ambos mundos a menudo tienen sus propios problemas. Kegerreis y sus coautores realizaron un extenso modelado para ver si un asteroide de tamaño adecuado sería «perturbado» de esta manera y produciría un resultado como el que vemos.

Encontraron la idea plausible. La mayoría de los fragmentos abandonarían el sistema en escalas de tiempo astronómicas, pero si el asteroide tuviera aproximadamente la mitad de la masa de Vesta, dejaría suficiente para lo que quedara para formar las dos lunas.

Inicialmente, fragmentos de escombros de tamaño moderado habrían chocado entre sí en una versión natural del síndrome de Kessler. Esto se habría convertido en un disco que podría haberse parecido un poco a los anillos de Saturno. Las primeras colisiones habrían tenido lugar a altas velocidades relativas, provocando que los bits se rompieran.

Sin embargo, una vez que la lenta influencia de las fuerzas gravitacionales llevó los objetos a órbitas similares, las piezas comenzarían a pegarse cuando se encontraran, porque sus movimientos eran muy similares. Poco a poco, el disco se fusionaría formando un pequeño número de lunas. Fobos está migrando lentamente hacia Marte y eventualmente chocará contra él, mientras que Deimos va en dirección contraria. Es de suponer que se formaron mucho más cerca una de la otra, pero si una tercera luna se formara más cerca que Fobos, ya habría sido destruida, mientras que una más allá de Deimos podría haberse alejado eventualmente.

Las simulaciones muestran que tal escenario es plausible para una variedad de condiciones iniciales en términos de masa, velocidad, máximo acercamiento a Marte y giro del asteroide destruido, el último de los cuales resulta ser sorprendentemente importante. Cuanto más se acercara el asteroide a Marte, más sería capturado en discos y, por lo tanto, más pequeño podría haber sido inicialmente.

«Es emocionante explorar una nueva opción para la creación de Fobos y Deimos, las únicas lunas de nuestro Sistema Solar que orbitan un planeta rocoso además de la Tierra», dijo Kegerreis en un comunicado. «Además, este nuevo modelo hace diferentes predicciones sobre las propiedades de las lunas que pueden contrastarse con las ideas estándar para este evento clave en la historia de Marte».

El asteroide original en este escenario también puede ser mucho más pequeño que el necesario para formar un disco de escombros en caso de colisión. Dado que los asteroides de tamaño mediano son más comunes que los muy grandes, eso también hace que el escenario sea más probable.

La misión 2026 Martian Moons eXploration (MMX) de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) nos dará una idea mucho más detallada de la composición de las lunas, particularmente Fobos. El análisis de cualquiera de las lunas debería resolver la posibilidad de la hipótesis del impactador. Si Kegerreis y sus colegas tienen razón, las dos lunas también deberían tener una composición más similar de lo que esperaríamos si fueran dos asteroides capturados de forma independiente. Sin embargo, en algunos escenarios, inicialmente se formó una luna más grande a partir del disco, antes de estrellarse contra Marte y arrojar un nuevo disco que se convirtió en Fobos, en cuyo caso la luna interior debería mezclar asteroide y material marciano.

El equipo planea pasar el tiempo hasta que MMX llegue a las lunas haciendo predicciones más detalladas sobre cómo está formado Phobos, que se probarán con lo que la misión encuentre cuando llegue.

El estudio se publica en la revista Icarus.