Le strane forme e i colori delle piccole lune marziane Phobos e Deimos hanno ispirato un dibattito di lunga data sulle loro origini.

Le facce scure delle lune assomigliano agli asteroidi primitivi del sistema solare esterno, suggerendo che le lune potrebbero essere asteroidi catturati molto tempo fa dall'attrazione gravitazionale di Marte. Ma le forme e gli angoli delle orbite delle lune non si adattano a questo scenario di cattura.

Un nuovo sguardo ai dati di 20 anni della missione Mars Global Surveyor supporta l'idea che le lune di Marte si siano formate dopo che un grande impatto sul pianeta ha lanciato molta roccia in orbita, secondo un nuovo studio in Giornale di ricerca geofisica:pianeti, una pubblicazione dell'American Geophysical Union.

Il set di dati conteneva indizi non chiariti sulla stoffa di cui è fatto Phobos, che potrebbe essere più simile alla crosta del Pianeta Rosso di quanto appaia, secondo gli autori dello studio.

"La parte divertente per me è stata dare un'occhiata ad alcune delle idee là fuori utilizzando un vecchio set di dati che è stato sottoutilizzato, " ha detto Tim Glotch, un geoscienziato presso la Stony Brook University di New York e l'autore principale del nuovo studio.

Marc Fries, uno scienziato planetario e un curatore di polvere cosmica presso il Johnson Space Center della NASA, che non era coinvolto nel nuovo studio, ha affermato che l'incapacità di spiegare la genesi di due lune attorno a un pianeta vicino è un'evidente mancanza nella comprensione degli scienziati della formazione della luna. Chiarirlo aiuterà con le interpretazioni di come si sono formate altre lune e pianeti nel nostro sistema solare e oltre. Il nuovo studio non chiude il mistero, ma è un passo nella giusta direzione, Egli ha detto.

"La questione delle origini di Phobos e Deimos è una sorta di mistero divertente, perché abbiamo due ipotesi in competizione che non possono essere entrambe vere, " disse Fries. "Non considererei questa una soluzione definitiva al mistero dell'origine delle lune, ma aiuterà a far andare avanti la discussione".

Oggetti scuri

Il dibattito sull'origine delle lune di Marte ha diviso gli scienziati per decenni, fin dagli albori della scienza planetaria. Alla luce visibile, Phobos e Deimos sembrano molto più scuri di Marte, dando peso all'ipotesi di adozione.

Gli scienziati studiano la composizione minerale degli oggetti rompendo la luce che riflettono nei colori dei componenti con uno spettrofotometro, creando "impronte digitali" visive distintive. Confrontando le impronte digitali spettrali delle superfici planetarie con una libreria di spettri per materiali noti, possono dedurre la composizione di questi oggetti lontani. La maggior parte delle ricerche sulla composizione degli asteroidi ha esaminato i loro spettri nella luce visibile e nel vicino infrarosso, che è appena oltre la visione umana sul lato rosso dello spettro visibile.

Nella luce visibile e nel vicino infrarosso, Phobos e asteroidi di classe D sembrano più o meno gli stessi, cioè, entrambi i loro spettri sono quasi privi di caratteristiche perché sono così scuri. Gli asteroidi di classe D sono quasi neri come il carbone perché, come il carbone, contengono carbonio. Questo aspetto oscuro di Phobos ha portato all'ipotesi che la luna sia un asteroide prigioniero che ha volato un po' troppo vicino a Marte.

Ma gli scienziati che hanno esaminato le orbite delle lune di Marte hanno sostenuto che non avrebbero potuto essere catturati. Questi scienziati ritengono che le lune debbano essersi formate contemporaneamente a Marte, o derivato da un impatto massiccio sul pianeta durante i suoi millenni formativi.

"Se parli con le persone che sono veramente brave nelle dinamiche orbitali e capiscono perché certi corpi orbitano in quel modo, dicono che, data l'inclinazione e i dettagli dell'orbita di Phobos, è quasi impossibile che sia stato catturato. Quindi hai gli spettroscopisti che dicono una cosa e i dinamici che dicono un'altra, "Glotch ha detto.

impronte di calore

Glotch ha deciso di guardare il problema sotto una luce diversa:il medio infrarosso, che è nella stessa gamma della temperatura corporea. Ha osservato la traccia termica di Phobos catturata nel 1998 da uno strumento che descrive come un termometro di fantasia trasportato sul Mars Global Surveyor. Il veicolo spaziale robotico ha trascorso la maggior parte della sua vita a guardare Marte, ma diede una rapida occhiata a Phobos quando passò vicino alla luna prima di stabilirsi in un'orbita più vicina attorno al pianeta.

Energia termica, come luce visibile, può essere suddiviso in uno spettro di "colori". Anche gli oggetti che sembrano neri alla luce visibile possono brillare in uno spettro infrarosso caratteristico. Sebbene Phobos sia molto freddo, il suo spettro di calore ha una firma riconoscibile.

Glotch e i suoi studenti hanno confrontato gli spettri del medio infrarosso di Phobos intravisti dal Mars Global Explorer con i campioni di un meteorite caduto sulla Terra vicino al lago Tagish, British Columbia, che alcuni scienziati hanno suggerito sia un frammento di un asteroide di classe D, e altri tipi di roccia. Nel laboratorio, hanno sottoposto i loro campioni a condizioni simili a quelle di Phobos di vuoto freddo, riscaldandoli dall'alto e dal basso per simulare i cambiamenti estremi di temperatura dai lati soleggiati a quelli in ombra di oggetti senz'aria nello spazio.

"Abbiamo trovato, a questi intervalli di lunghezze d'onda, il meteorite del lago Tagish non assomiglia per niente a Phobos, e in effetti ciò che si avvicina di più a Phobos, o almeno una delle caratteristiche nello spettro, è basalto macinato, che è una comune roccia vulcanica, ed è ciò di cui è fatta la maggior parte della crosta marziana, "Glotch ha detto. "Questo ci porta a credere che forse Phobos potrebbe essere un residuo di un impatto che si è verificato all'inizio della storia di Marte."

Crosta planetaria al forno?

Il nuovo studio non sostiene che Phobos sia fatto interamente di materiale proveniente da Marte, ma i nuovi risultati sono coerenti con la luna contenente una porzione della crosta del pianeta, forse come un amalgama di detriti dal pianeta e i resti dell'oggetto impattante.

Patatine fritte, lo scienziato che non era coinvolto nel nuovo studio, ha detto che il meteorite del lago Tagish è insolito, e forse non è il miglior esempio di asteroide di classe D disponibile per un confronto convincente con Phobos. Fries ha aggiunto che è improbabile che il nuovo studio sia in grado di fornire una risposta definitiva perché Phobos è soggetto all'erosione spaziale, che influenza il suo spettro di riflettanza ed è difficile da replicare in laboratorio.

Ma Fries ha detto di aver trovato interessante il fatto che un mix di basalto e materiale ricco di carbonio si adattasse perfettamente a Phobos. Un'altra possibilità è che la polvere spaziale ricca di carbonio nelle vicinanze di Marte si sia accumulata sulle lune in orbita ravvicinata, oscurando le loro superfici, Egli ha detto.

Gli scienziati potrebbero ottenere la loro risposta sulle origini di Phobos nei prossimi due anni, se la navicella spaziale Martian Moon eXploration e gli esploratori di asteroidi OSIRIS-Rex e Hayabusa2 completano le loro missioni per raccogliere campioni e riportarli sulla Terra per l'analisi. Hyabusa2 ha fatto atterrare due mini robot sull'asteroide noto come Ryugu il 21 settembre..

"La cosa davvero interessante è che questa è un'ipotesi verificabile, perché i giapponesi stanno sviluppando una missione chiamata MMX che andrà a Phobos, raccogliere un campione e riportarlo sulla Terra per consentirci di analizzarlo, "Glotch ha detto.