Las lunas Phobos y Deimos pudieron haberse formado por el impacto entre Marte y un 'planeta enano'

El origen de las lunas pequeñas del Planeta Rojo ha sido debatido durante décadas. La pregunta es si los cuerpos fueron asteroides capturados, intactos, por la gravedad de Marte, o si los diminutos satélites se formaron a partir de un disco ecuatorial de restos, como es más consistente con sus órbitas casi circulares y coplanares.

La producción de un disco por impacto con Marte parecía una teoría prometedora, pero los modelos anteriores de este proceso estaban limitados por la baja resolución numérica y las técnicas de modelado demasiado simplificadas.

"El nuestro es el primer modelo autoconsistente que identifica el tipo de impacto necesario para llevar a la formación de las dos pequeñas lunas de Marte", asegura el autor principal, el doctor Robin Canup, vicepresidente asociado de la División de Ingeniería y Ciencia Espacial de SwRI. Canup es uno de los principales científicos que utiliza simulaciones hidrodinámicas a gran escala para modelar colisiones a escala planetaria, incluido el modelo de formación predominante Tierra-Luna.

"Un resultado clave del nuevo trabajo es el tamaño del impactador: encontramos que se necesita un impactador grande, similar en tamaño a los asteroides más grandes Vesta y Ceres, en lugar de un impactador gigante", afirma Canup.

Según el investigador, el modelo también predice que las dos lunas se derivan principalmente del material que se origina en Marte, por lo que sus composiciones deberían ser similares a las de Marte en la mayoría de los elementos. "Sin embargo, el calentamiento del material expulsado y la baja velocidad de escape sugieren que el vapor de agua se habría perdido, lo que implicaría que las lunas estarán secas si se formaron por impacto", explica.

UN IMPACTADOR GRANDE Y NO GIGANTE

El nuevo modelo de Marte invoca un impactador mucho más pequeño que el considerado anteriormente. La Luna pudo haberse formado cuando un objeto del tamaño de Marte se estrelló en la naciente Tierra hace 4.500 millones de años, y los restos resultantes se unieron en el sistema Tierra-Luna. El diámetro de la Tierra es de aproximadamente 8.000 millas (cerca de 13.000 kilómetros), mientras que el diámetro de Marte es de poco más de 4.200 millas (cerca de 7.000 kilómetros). La Luna tiene un diámetro de más de 2.100 millas (cerca de 3.500 kilómetros), aproximadamente un cuarto del tamaño de la Tierra.

Mientras se formaron en el mismo marco de tiempo, Deimos y Phobos son muy pequeños, con diámetros de solo 7,5 millas (12 kilómetros) y 14 millas (22,5 kilómetros) respectivamente, y orbitan muy cerca de Marte. El impactador de formación Phobos-Deimos propuesto estaría entre el tamaño del asteroide Vesta, que tiene un diámetro de 326 millas (unos 520 kilómetros), y el planeta enano Ceres, que tiene 587 millas de ancho (unos 940 kilómetros).

"Utilizamos modelos de última generación para demostrar que un impactador del tamaño de Vesta a Ceres puede producir un disco consistente con la formación de las lunas pequeñas de Marte", indica el segundo autor del artículo, el doctor Julien Salmon, científico de investigación del SwRI.

Según apunta, las porciones externas del disco se acumulan en Phobos y Deimos, mientras que las partes internas del disco se acumulan en lunas más grandes que eventualmente forman una espiral hacia adentro y se asimilan a Marte. "Los impactos más grandes defendidos en trabajos previos producen discos masivos y lunas internas masivas que previenen la supervivencia de pequeñas lunas como Phobos y Deimos", añade.

MISIÓN A LAS LUNAS EN 2024

Estos hallazgos son importantes para la misión de exploración de Marte (MMX) de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), que se planea lanzar en 2024 e incluirá un instrumento proporcionado por la NASA. La nave espacial MMX visitará las dos lunas marcianas, aterrizará en la superficie de Phobos y recogerá una muestra de superficie que será devuelta a la Tierra en 2029.

"Un objetivo principal de la misión MMX es determinar el origen de las lunas de Marte, y tener un modelo que predice cuáles serían las composiciones de las lunas si se formaran por impacto proporciona una restricción clave para lograr ese objetivo", concluye Canup.