Durante años, los investigadores han estado desconcertados sobre los orígenes de Fobos y su gemelo Deimos. Algunos han sugerido que las lunas son antiguos asteroides atraídos por la gravedad de Marte porque su composición química es similar a la de algunas rocas en el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter. Sin embargo, los modelos informáticos que simularon este proceso de captura no pudieron reproducir las trayectorias casi circulares de la pareja alrededor de Marte. Otra hipótesis sugiere que un impacto gigante, similar al que creó nuestra Luna, expulsó al dúo del Planeta Rojo; sin embargo, Fobos tiene una composición química diferente a la de Marte, lo que hace que este escenario sea poco probable.
Lo último: Según un nuevo estudio preliminar basado en fotografías inéditas, Fobos, la luna de Marte, puede ser en realidad un cometa (o al menos parte de él) que fue capturado por la gravedad del Planeta Rojo hace muchos años.
Descubrir exactamente cómo nació Fobos es uno de los objetivos de la Misión de Exploración de Marte (MMX) de la Agencia Aeroespacial de Japón, cuyo lanzamiento está previsto para 2026. Sonia Fornacière, profesora de astronomía en la Universidad de Paris-Cité y autora principal del nuevo estudio, es la científica instrumental de la misión MMX. Mientras ella y otros científicos analizaban las imágenes para afinar la trayectoria planificada de la nave espacial, Fornacier encontró fotografías inéditas.
Primer plano de Fobos. Stickney Crater es una gran abolladura visible en la esquina inferior derecha. NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona
Estas más de 300 imágenes tomadas por cámaras de alta resolución a bordo de Mars Express, el orbitador de la Agencia Espacial Europea (ESA) que ha estado estudiando Marte y sus lunas desde 2003, documentan maravillosamente las características de Fobos. Estos incluyen el cráter Stickney de 9 kilómetros de ancho (5,6 millas de ancho), la característica más grande de Fobos.
Fornacier y sus colegas utilizaron las imágenes para analizar la intensidad de la luz solar reflejada por Fobos desde diferentes ángulos. Esta técnica, llamada fotometría, les permitió determinar cuánta luz reflejaba Fobos cuando el sol estaba directamente frente a él o en un ángulo desviado.
Los investigadores descubrieron que la superficie de Fobos no reflejaba la luz de manera uniforme. Algunas regiones, como el borde noreste del cráter, eran muy reflectantes. Pero el análisis del equipo también mostró que, en general, la superficie de Fobos parecía notablemente más brillante cuando el sol estaba directamente encima. Este fenómeno, llamado explosión de oposición, es característico de muchos objetos sin aire en el sistema solar. Además, los investigadores descubrieron que la superficie de Fobos era porosa, como arena. Esto llevó al equipo a especular que la superficie de la luna podría estar oculta por una gruesa capa de polvo con partículas estriadas cuyas sombras desaparecían cuando se exponían a la luz directa.
Marte y sus dos lunas, Fobos y Deimos. NASA/JPL/Universidad de Arizona
Ambas propiedades también son características de los cometas de la familia de Júpiter, que son cometas cuyas órbitas están alteradas gravitacionalmente por Júpiter. Estos incluyen el cometa patito de goma 67P, que la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea estudió de cerca en 2016. De hecho, las propiedades fotométricas de Fobos coincidían casi a la perfección con las del cometa 67P. Así, el equipo concluyó que Fobos pudo haber sido un cometa capturado por Marte.
Los hallazgos del estudio también tienen implicaciones para Deimos. Fornacier señaló que si Fobos alguna vez fue un cometa, entonces Deimos también podría serlo. De hecho, basándose en el estudio, su equipo sugiere que estas dos lunas alguna vez pudieron haberse combinado en un solo cometa bilobulado que fue capturado y finalmente destrozado por la gravedad de Marte. En otras palabras, las lunas gemelas de Marte pueden ser en realidad dos mitades de un todo.
“Si las lunas marcianas son realmente cometas capturados, esto significa que los cometas también podrían ser capturados por planetas terrestres telúricos”, añadió Fornacier. Dijo que algunas lunas de gigantes gaseosos como Saturno probablemente se originaron en el cinturón de Kuiper, la región en forma de rosquilla que se extiende por todo el sistema solar y de donde se originan muchos cometas. Sin embargo, los astrónomos aún tienen que identificar una “luna cometa” para los planetas terrestres, lo que convierte a Fobos en una primicia potencial.
Sin embargo, la interpretación del cometa también plantea problemas. Algunos parámetros fotométricos, como la fracción de luz dispersada, no se corresponden con los de los cometas. En cualquier caso, dijo Fornacier, el modelado dinámico que tiene en cuenta el movimiento de los objetos celestes, incluidos Marte y Fobos, ayudará al equipo a determinar la probabilidad de que se capture un cometa de este tipo. Sin embargo, en última instancia, el programa MMX, que tomará muestras físicas de fragmentos de Fobos, es probablemente la mejor esperanza para resolver los orígenes oscuros de esta misteriosa luna.
Versión 2021: Las lunas de Marte, Fobos y Deimos, pueden haber surgido de los restos de una luna más grande que alguna vez orbitó alrededor del Planeta Rojo.
Aunque sus formas deformadas y sus superficies llenas de cráteres sugerían que eran asteroides atrapados en la atracción gravitacional de Marte, estudios anteriores habían cuestionado este escenario debido a las órbitas casi circulares de las lunas alrededor del ecuador del Planeta Rojo. Si estas lunas fueran realmente asteroides capturados, las simulaciones por computadora mostraron que probablemente tendrían órbitas más irregulares, informa la revista Nature Astronomy.
Entonces, los investigadores también propusieron otra idea: Fobos y Deimos podrían haberse formado a partir de un disco de roca y polvo que alguna vez pudo haber orbitado alrededor del recién nacido Marte. Sin embargo, este escenario conlleva su propia serie de problemas.
Por ejemplo, para formar dos lunas de este tamaño y distancia de Marte, investigaciones anteriores sugirieron que se necesitaría un disco grande y masivo. Con un disco de este tipo, la formación de “una luna más grande, similar a la luna de la Tierra, es mucho más probable”, dijo el autor principal del estudio, Amirhossein Bagheri, investigador de ciencia planetaria en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich.
Además, investigaciones anteriores han sugerido que tal disco de formación lunar probablemente fue el resultado de un impacto cósmico que también creó la gigantesca Cuenca Boreal en las tierras bajas del norte de Marte, que cubre dos quintas partes de la superficie del Planeta Rojo. Sin embargo, Bagheri señaló que se cree que el impacto que formó esta cuenca ocurrió durante las primeras etapas de la formación del sistema solar. Si Fobos fuera tan antiguo, entonces, según lo que los investigadores saben sobre su órbita, “ya debería haber caído a Marte y no podríamos verlo hoy”, señaló.
Fobos y Deimos, las lunas de Marte, fueron detectadas por el orbitador Mars Odyssey en 2018. Una nueva investigación sugiere que las lunas son restos de una luna marciana destruida más grande. NASA/JPL-Caltech/ASU/SSI
Bagheri y sus colegas también propusieron una nueva teoría: que Fobos y Deimos surgieron de los restos de la luna destruida.
Los científicos analizaron los datos más recientes sobre Marte, Fobos y Deimos, incluidos los datos sísmicos marcianos del módulo de aterrizaje InSight de la NASA, para ver cómo estos cuerpos pueden haber evolucionado con el tiempo. Descubrieron que las órbitas de las lunas pueden haberse cruzado hace entre 1.000 y 2.700 millones de años, lo que sugiere que su progenitora fue una luna más grande que se desintegró, probablemente debido a un impacto gigante.
“La idea de que Marte alguna vez tuvo una luna más grande que fue golpeada por uno de los muchos objetos que volaban hacia él me parece bastante emocionante y sorprendente”, dijo Bagheri.
Los restos restantes de este impacto podrían caer sobre el Planeta Rojo. “La superficie de Marte está llena de cráteres de impacto, y se estima que muchos de ellos envejecieron dentro del período de tiempo que calculamos para el evento de destrucción de la luna anterior”, dijo Bagheri.
Los científicos han observado que mientras Deimos se aleja muy lentamente de Marte, Fobos continúa girando en espiral hacia el Planeta Rojo. Sugirieron que probablemente colisionaría con Marte o sería destrozado por su atracción gravitacional en 39 millones de años.
Bagheri dijo que futuras investigaciones podrían aprender más sobre esta luna teórica observando más de cerca a Fobos y Deimos. Señaló que se podrían obtener nuevos conocimientos de la próxima misión de exploración de la luna marciana de la agencia espacial japonesa, cuyo objetivo es recolectar muestras de Fobos.
Versión 2018: Fobos y Deimos se formaron por un impacto gigante con el propio Marte, lo que tiene mucho sentido dadas sus trayectorias orbitales. Pero esta explicación no encaja del todo: estas dos pequeñas lunas parecen increíblemente oscuras, como cierta clase de asteroides ricos en carbono, lo que sugiere que nacieron en el cinturón de asteroides, volaron demasiado cerca de Marte y quedaron atrapadas por la gravedad del planeta. Fobos tiene aproximadamente 14 millas (22 km) de ancho y Deimos tiene 8 millas (13 km) de ancho.
“Fue divertido para mí probar algunas de las ideas existentes utilizando un conjunto de datos antiguo que había sido subutilizado”, dijo el autor principal Tim Glotch, geólogo de la Universidad Stony Brook en Nueva York, en un comunicado emitido por la Unión Geofísica Estadounidense, que publica la revista , que publicó el nuevo estudio, informa el Journal of Geophysical Research: Planets.
Este antiguo conjunto de datos fue recopilado en 1998 por el Mars Global Surveyor de la NASA, que midió la firma térmica de Fobos, la mayor de las dos lunas marcianas. Glotch y sus colegas compararon estos datos con datos de una serie de rocas terrestres y un pequeño trozo de meteorito recolectados cerca del lago Tagish en el oeste de Canadá. Los científicos creen que este meteorito se desprendió del mismo tipo de asteroide que se cree que formó las lunas.
Fobos es la mayor de las dos lunas pequeñas de Marte y tiene las marcas de miles de años de pequeños impactos. NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona
Pero resultó que los datos antiguos sobre Fobos no coincidían muy bien con el meteorito Tagish. “De hecho, lo que más coincide con Fobos, o al menos una de las características del espectro, es el basalto triturado, que es una roca volcánica común y es de lo que está hecha la mayor parte de la corteza marciana”, dijo Glotch en su comunicado.
“Esto nos lleva a pensar que quizás Fobos podría ser un remanente de un impacto que ocurrió temprano en la historia marciana”, dijo. Este antiguo material marciano puede haberse mezclado con otro material de impacto.
Si el equipo de investigación está en lo cierto, esta idea eliminará un supuesto defecto en la teoría del impacto gigante sobre la formación de la luna marciana. Y, convenientemente, es posible que los científicos no tengan que desenterrar más datos de hace una década para responder a esta pregunta.
En 2022, la nave espacial europea Mars Express examinó más profundamente que nunca las entrañas de la luna marciana Fobos y descubrió rastros de estructuras desconocidas que pueden ser pistas sobre el origen del satélite.
Mars Express, una nave espacial que ha estado en órbita alrededor de Marte durante 19 años, llegó a 83 kilómetros (51,6 millas) de Fobos el 22 de septiembre de 2022 y pudo sondear debajo de la superficie de la luna utilizando el software actualizado de su instrumento MARSIS (Mars Advanced). Radar para sondeo del subsuelo y la ionosfera).
Comprender la estructura interna de Fobos puede ser la clave para resolver el misterio de su origen. “Aún estamos en las primeras etapas de nuestro análisis, pero ya hemos visto posibles signos de características previamente desconocidas debajo de la superficie lunar”, dijo Andrea Cicchetti, miembro del grupo científico MARSIS en INAF, el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica, en un comunicado.
Primer plano de la luna marciana Fobos. ESA/DLR/FU Berlín
Marte tiene dos lunas llamadas Fobos y Deimos en honor a los dioses del “miedo” y el “pánico” de la mitología griega. A diferencia de las lunas principales de nuestro sistema solar, Fobos y Deimos son pequeñas, de sólo 27 kilómetros (16,7 millas) y 15 kilómetros (9,3 millas) de ancho, respectivamente. Tienen una composición similar a los asteroides carbonosos de tipo C y también tienen forma irregular como los asteroides, lo que lleva a sospechar que en realidad son asteroides rebeldes capturados por la gravedad de Marte. Sin embargo, las órbitas de Fobos y Deimos alrededor del planeta rojo están por encima del ecuador de Marte, y ambas órbitas son extremadamente circulares, lo que sugiere que se formaron alrededor de Marte. Si fueran capturados, se esperaría que tuvieran órbitas más elípticas en diferentes planos.
“Si las dos pequeñas lunas de Marte son asteroides capturados o están compuestas de material arrancado de Marte durante la colisión sigue siendo una cuestión abierta”, afirma en el mismo comunicado Colin Wilson, científico que trabaja en la misión Mars Express de la Agencia Espacial Europea.
MARSIS incluye una antena de 40 metros que irradia ondas de radio de baja frecuencia hasta la superficie. La mayoría de las ondas de radio se reflejan directamente desde la superficie, pero algunas penetran más profundamente, donde encuentran transiciones entre capas de diferente composición y estructura y se reflejan de regreso a través de estos límites. Cuanto más fuerte sea el reflejo en el “radargrama” resultante, más brillante será la señal de radio que regresa.
El radargrama del camino estrecho de Fobos muestra una línea brillante dividida en dos, denominada A–C y D–F, respectivamente. La sección A-C se capturó utilizando el antiguo software MARSIS para compararla con D-F, que utiliza el nuevo software y muestra muchos más detalles. La principal línea brillante es un reflejo de la superficie de Fobos, pero debajo hay evidencia de líneas más débiles que podrían ser simplemente ruido o “desorden” de las características de la superficie, pero también podrían ser causadas por estructuras debajo de la superficie.
“Radargrama” recibido por MARSIS durante su sobrevuelo de Fobos el 23 de septiembre de 2022. El radargrama muestra “ecos” que se producen cuando la señal de radio emitida por MARSIS se refleja en algo y regresa al instrumento. INAF – Instituto Nacional de Astrofísica
MARSIS fue diseñado para explorar el interior de Marte desde distancias orbitales superiores a 250 kilómetros (155 millas), pero una actualización de software permitió a MARSIS operar a distancias mucho más cercanas y usarse durante sobrevuelos cercanos de las lunas.
Un acercamiento aún más cercano a Fobos permitirá obtener radargramas con una resolución aún mayor que la que se logró aquí. El plan para los próximos años es operar MARSIS hasta a 40 kilómetros (24,9 millas) de Fobos.
“La órbita de Mars Express ha sido afinada para permitirnos acercarnos lo más posible a Fobos mediante múltiples sobrevuelos entre 2023 y 2025”, dijo Cicchetti.
Mars Express no es la única misión dirigida a Fobos. La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) planea lanzar la nave espacial Martian Moon eXploration (MMX) en septiembre de 2024. De manera similar a la misión Hayabusa2 de JAXA para recuperar muestras del asteroide cercano a la Tierra Ryugu, MMX recolectará al menos 10 gramos de regolito de la superficie de Fobos. MMX también enviará un pequeño rover a la superficie antes de explorar la segunda luna de Marte, Deimos, y luego regresará a la Tierra con preciosas muestras de Fobos, que serán analizadas en laboratorios científicos en la Tierra.