Gli scienziati del Southwest Research Institute ipotizzano una nascita violenta delle minuscole lune marziane Phobos e Deimos, ma su una scala molto più piccola dell'impatto gigante che si pensa abbia provocato il sistema Terra-Luna. Il loro lavoro mostra che un impatto tra il proto-Marte e un oggetto delle dimensioni di un pianeta nano probabilmente ha prodotto le due lune, come dettagliato in un documento pubblicato oggi in Progressi scientifici .

L'origine delle piccole lune del Pianeta Rosso è stata dibattuta per decenni. La domanda è se i corpi fossero asteroidi catturati intatti dalla gravità di Marte o se i minuscoli satelliti si siano formati da un disco equatoriale di detriti, come è più coerente con le loro orbite quasi circolari e complanari. La produzione di un disco per impatto con Marte sembrava promettente, ma i modelli precedenti di questo processo erano limitati da una bassa risoluzione numerica e da tecniche di modellazione eccessivamente semplificate.

"Il nostro è il primo modello autoconsistente per identificare il tipo di impatto necessario per portare alla formazione delle due piccole lune di Marte, " ha detto l'autore principale Dr. Robin Canup, un vicepresidente associato nella divisione di scienze spaziali e ingegneria SwRI. Canup è uno dei principali scienziati che utilizza simulazioni idrodinamiche su larga scala per modellare collisioni su scala planetaria, compreso il modello prevalente di formazione Terra-Luna.

"Un risultato chiave del nuovo lavoro è la dimensione del dispositivo di simulazione; scopriamo che è necessario un dispositivo di simulazione di grandi dimensioni, di dimensioni simili ai più grandi asteroidi Vesta e Cerere, piuttosto che un gigantesco impattore, " Ha detto Canup. "Il modello prevede anche che le due lune siano derivate principalmente da materiale originario di Marte, quindi la loro composizione di massa dovrebbe essere simile a quella di Marte per la maggior parte degli elementi. Però, il riscaldamento del materiale espulso e la bassa velocità di fuga da Marte suggeriscono che il vapore acqueo sarebbe stato perso, il che implica che le lune saranno secche se si formassero per impatto."

Il nuovo modello di Marte invoca un impattore molto più piccolo di quanto considerato in precedenza. La nostra Luna potrebbe essersi formata quando un oggetto delle dimensioni di Marte si è schiantato sulla Terra nascente 4,5 miliardi di anni fa, e i detriti risultanti si unirono nel sistema Terra-Luna. Il diametro della Terra è di circa 8, 000 miglia, mentre il diametro di Marte è poco più di 4, 200 miglia. La Luna è poco più di 2, 100 miglia di diametro, circa un quarto delle dimensioni della Terra.

Mentre si sono formati nello stesso lasso di tempo, Deimos e Phobos sono molto piccoli, con diametri rispettivamente di sole 7,5 miglia e 14 miglia, e orbitano molto vicino a Marte. Il proposto dispositivo di simulazione Phobos-Deimos sarebbe tra le dimensioni dell'asteroide Vesta, che ha un diametro di 326 miglia, e il pianeta nano Cerere, che è largo 587 miglia.

"Abbiamo utilizzato modelli all'avanguardia per dimostrare che un impattatore delle dimensioni di Vesta-Ceres può produrre un disco coerente con la formazione delle piccole lune di Marte, " ha detto il secondo autore del giornale, Dottor Julien Salmon, un ricercatore SwRI. "Le parti esterne del disco si accumulano in Phobos e Deimos, mentre le porzioni interne del disco si accumulano in lune più grandi che alla fine si sviluppano a spirale verso l'interno e vengono assimilate a Marte. Impatti più grandi sostenuti in lavori precedenti producono dischi enormi e lune interne più massicce che impediscono la sopravvivenza di lune minuscole come Phobos e Deimos".

Questi risultati sono importanti per la missione Mars Moons eXploration (MMX) della Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), che dovrebbe essere lanciato nel 2024 e includerà uno strumento fornito dalla NASA. La navicella MMX visiterà le due lune marziane, atterrare sulla superficie di Phobos e raccogliere un campione di superficie da riportare sulla Terra nel 2029.

"Un obiettivo primario della missione MMX è determinare l'origine delle lune di Marte, e avere un modello che predice quali sarebbero le composizioni delle lune se si formassero per impatto fornisce un vincolo chiave per raggiungere tale obiettivo, " ha detto Canup.

L'"Origine di Phobos e Deimos dall'impatto di un corpo delle dimensioni di Vesta-Ceres con Marte, " è pubblicato il 18 aprile 2018, problema di Progressi scientifici .