El misterio de Fobos y Deimos

Planeta B

Los satélites de Marte, Fobos y Deimos, han sido -y siguen siendo- uno de los grandes misterios de la geología planetaria, en tanto que todavía no comprendemos muy bien su mecanismo de formación. Por su aspecto, muy parecido al de un asteroide común, y el espectro de la luz reflejada por la superficie, similar al de los asteroides de tipo D (asteroides muy primitivos, cuya composición estaría formada principalmente por silicatos, compuestos orgánicos e incluso por hielo de agua), se ha pensado durante décadas que podrían haber sido asteroides capturados al pasar cerca del planeta Marte.

Fobos y Deimos
Fobos visto desde la Mars Reconaissance Orbiter. NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

¿Cómo podía Marte capturar unos satélites de este tamaño con su campo gravitatorio? Pues algunos científicos pensaron que esto sería posible si Fobos y Deimos hubiesen pasado a través de la atmósfera de Marte, frenándose, y esta pérdida de velocidad facilitando su entrada en órbita alrededor de Marte en vez de continuar su camino. Esta teoría, francamente, era muy difícil de asumir, ya que la atmósfera de Marte es muy tenue, no siendo suficiente para frenar los cuerpos, y sabemos por su densidad que estructuralmente cualquiera de estos dos satélites hubiera tenido muy difícil sobrevivir a este mecanismo de captura, fragmentándose y cayendo sobre el planeta debido a las enormes tensiones que hubiese sufrido en su contacto con la atmósfera.

Otro autor, Landis (2002), sugiere que en realidad los satélites de Marte no es que fuesen asteroides capturados, sino que serían los satélites de sistemas binarios de asteroides que Marte robaría con su campo gravitatorio al pasar cerca de Marte, quedándose girando alrededor del planeta rojo.

Pero estos mecanismos no convencen del todo a la comunidad científica, ya que, entre otras cosas, las órbitas de estos satélites deberían, si fueron capturados, ser bastante elípticas en comparación con lo que observamos, aunque por supuesto, los autores de estas teorías proponen mecanismos adicionales que permitirían una circularización orbital con el paso del tiempo.

Fobos y Deimos
Deimos captado por la Mars Reconaissance Orbiter. NASA / JPL-Caltech / University of Arizona.

La mayoría de la comunidad científica hoy día se inclina por un escenario muy similar al de la formación de nuestro satélite, la Luna: uno o varios grandes impactos contra Marte lanzarían al espacio un anillo de material rocoso que poco a poco iría coalesciendo hasta formar los satélites.

Esta teoría es muy atractiva porque sabemos que especialmente en la infancia de nuestro Sistema Solar la ocurrencia de grandes impactos era algo relativamente habitual, por lo que es un mecanismo muy posible, y los satélites formados a partir de un anillo pueden conservar una órbita más o menos circular, como la que se observa en ambos satélites de Marte.

Simulación de la formación de los satélites de Marte mediante un impacto gigante, donde se aprecia la gran cantidad de materia que sale despedida como fruto de la colisión. Imagen cortesía de Citron et al. (2015).

Además, cuando observamos de cerca a Fobos y Deimos vemos su superficie completamente cubierta por cráteres de impacto, lo que nos hace pensar -pendientes de poder traer muestras que podamos datar en nuestro planeta- que son satélites formados hace mucho tiempo, por lo que su edad de formación y esa etapa violenta del Sistema Solar podrían coincidir.

Pero todavía hay al menos una teoría más y que desde hace algún tiempo rondaba la mente de algunos de los científicos: ¿Y si Fobos y Deimos en realidad fueron originalmente un solo satélite?

Esta teoría dice que Marte poseía un satélite que fue destrozado o bien por un violento impacto o bien por la gravedad de Marte al acercarse al límite de Roche, una distancia a la cual un cuerpo astronómico, al acercarse a otro, acaba desintegrándose porque la fuerza de gravedad que ejerce el cuerpo más grande es superior a la fuerza que mantiene unido y cohesionado al cuerpo más pequeño. Un ejemplo de este fenómeno lo tenemos en la fragmentación del cometa Shoemaker-Levy 9 en julio de 1992, y cuyos restos acabarían impactando contra Júpiter en 1994.

Fobos y Deimos
Fragmentos del cometa Shoemaker-Levy 9 antes de su colisión con Júpiter, observados en mayo de 1994 por el telescopio espacial Hubble. NASA, ESA, and H. Weaver and E. Smith (STScI)

Este fenómeno habría ocurrido aproximadamente en un rango de fechas que oscila entre los 1000 y los 2800 millones de años (Bagheri et al. (2021)). Al fragmentarse ese satélite primigenio, se habría formado un enorme anillo rocoso alrededor de Marte, posteriormente uniéndose parte de esos trozos y formando sus dos satélites actuales, mientras que otra parte del material habría caído, probablemente, de nuevo sobre la superficie del planeta.

Pero un nuevo estudio publicado en agosto de este mismo año por Landis et al. (2022) empieza a poner en serios apuros a esta teoría: Las simulaciones demuestran que si hubiese ocurrido esto, Marte todavía tendría un sistema de anillos, algo que no observamos en la actualidad.

Pero, además, han realizado numerosas simulaciones en las que han reconstruido la evolución de las órbitas de Fobos y Deimos tal y como si se hubiesen formado a partir de un satélite anterior, observando que tenían unas probabilidades muy altas de chocar a muy alta velocidad, destruyendo ambos satélites en el impacto, de nuevo generando un sistema de anillos que hoy también sería visible.

Así que, de momento, seguimos sin saber con cierto nivel de seguridad como pudieron formarse sus satélites, aunque de momento la teoría que más aceptada se encuentra en la comunidad científica hoy día es que fueron formados a partir de uno o grandes impactos que pusieron en órbita de Marte el material suficiente para dar lugar a estos satélites, aunque todavía queda mucho tiempo para poder confirmar qué pasó realmente.

Si todo va bien, en septiembre de 2024 despegará rumbo a Marte la misión Martian Moons eXploration (MMX), que no solo se encargará de estudiar los satélites marcianos desde la distancia con sus cámaras y espectrómetros, sino que intentará tomar muestras de Fobos para su retorno a la Tierra, que está programado para el mes de julio de 2029, y con las que probablemente podamos responder a cuál fue el verdadero origen de estos satélites marcianos.

Referencias:

Landis, G. (2002). Origin of Martian Moons from Binary Asteroid Dissociation. Accedido: 12 Septiembre de 2022, de 10.48550/arXiv.0903.3434

Citron, R., Genda, H., & Ida, S. (2015). Formation of Phobos and Deimos via a Giant Impact. ArXiv. 10.48550/ARXIV.1503.05623

Bagheri, A., Khan, A., Efroimsky, M. et al. Dynamical evidence for Phobos and Deimos as remnants of a disrupted common progenitor. Nat Astron 5, 539–543 (2021). doi: 10.1038/s41550-021-01306-2

Sobre el autor: Nahúm Méndez Chazarra es geólogo planetario y divulgador científico.

1 comentario

  • Avatar de Rawandi

    Dato diver: Fobos se mueve tan rápido que completa una vuelta alrededor de Marte en menos tiempo de lo que dura la rotación marciana (24 horas y algo más de 37 minutos). Por este motivo, en lugar de aparecer por el este, como hace Deimos, Fobos aparece por el oeste y esta aparición ocurre unas dos veces cada día marciano (24 horas y casi 40 minutos).

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