Marte ha solo due lune: Phobos e Deimos. Sono strani, per le lune, poco più che pezzi di roccia bitorzoluti a forma di patata. Sono troppo piccoli perché l'autogravitazione li abbia fatti rotondi. E uno di loro, Deimos, ha un'orbita insolitamente inclinata.
Cosa ci dice quella leggera inclinazione di Deimos? A proposito di Marte?
Deimos è la più piccola delle due lune marziane ed è più lontana da Marte di Phobos. La sua inclinazione orbitale non è enorme: solo il due percento. Quella leggera differenza di inclinazione non ha attirato troppo l'attenzione degli astronomi nel corso degli anni, perché non sembra significativa.
'Il fatto che l'orbita di Deimos non sia esattamente in piano con l'equatore di Marte era considerato irrilevante e nessuno si è preoccupato di provare a spiegarlo'.
Matija Cuk, autore principale, Istituto SETI
Ora un nuovo articolo esplora quell'inclinazione e arriva a una conclusione sorprendente.
Il documento si intitola “ Prove per un anello marziano passato dall'inclinazione orbitale di Deimos .” L'autore principale è Matija Cuk, astronomo e ricercatore presso il SETI Institute. Il nuovo articolo sarà pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.
'Il fatto che l'orbita di Deimos non sia esattamente in piano con l'equatore di Marte era considerato irrilevante e nessuno si è preoccupato di provare a spiegarlo', ha detto l'autore principale Matija Cuku in un comunicato stampa . Cuk è un ricercatore presso il SETI Institute. 'Ma una volta che abbiamo avuto una nuova grande idea e l'abbiamo guardata con occhi nuovi, l'inclinazione orbitale di Deimos ha rivelato il suo grande segreto'.
La luna marziana di Deimos, come raffigurata dal Mars Reconnaissance Orbiter. Credito: HiRISE/MRO/LPL (U. Arizona)/NASA
Vale la pena dedicare del tempo a dare un'occhiata al pensiero esistente sulle lune marziane. Ci sono due teorie principali che spiegano come Marte abbia ottenuto le sue lune: l'ipotesi dell'impatto e l'ipotesi dell'asteroide catturato. L'ipotesi dell'impatto dice che un altro grande corpo ha colpito Marte in un lontano passato, espellendo detriti in orbita, che si sono uniti nelle lune marziane. Questa ipotesi dice che il sistema lunare marziano doveva essere più grande in passato, con parte del materiale che cadeva sulla superficie marziana.
L'altra è l'ipotesi dell'asteroide catturato. Phobos e Deimos condividono molte somiglianze con gli asteroidi carboniosi di tipo C. Uno svantaggio di questa spiegazione sono le orbite quasi circolari di entrambe le lune. Gli asteroidi della fascia principale catturati avrebbero orbite più ellittiche, quindi dovrebbe esserci un meccanismo che circolizzi le loro orbite. La resistenza atmosferica e le forze di marea potrebbero farlo, ma probabilmente non c'è stato abbastanza tempo.
Un'immagine che mostra le orbite di Phobos, Deimos e la manciata di astronavi che orbitano attorno a Marte. Credito immagine: di NASA/JPL-Caltech – http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA19396.jpg, dominio pubblico, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=39982795
Nel loro articolo, Cuk e i suoi coautori scrivono 'Si pensa che due piccoli satelliti di Marte, Phobos e Deimos, si siano formati da detriti espulsi da un gigantesco impatto su Marte primordiale. Le piccole masse dei satelliti, rispetto alle aspettative delle simulazioni di impatto gigante, hanno portato a proposte che il sistema satellitare originale fosse più massiccio, con la maggior parte della sua massa che cadeva su Marte per diversi Gyr dopo l'impatto.
Questa è stata la spiegazione ampiamente diffusa per Phobos e Deimos.
In questo nuovo studio, anche l'altra luna di Marte, Phobos, gioca un ruolo. Nel 2017, David Minton, coautore di questo studio, faceva parte di un altro studio su Phobos. Quello era intitolato ' Un ciclo satellite-anello in corso di Marte e le origini di Phobos e Deimos ', ed è stato pubblicato su Nature Geoscience.
In quello studio, Minton e il suo coautore hanno notato che Phobos si stava lentamente avvicinando sempre di più a Marte. La gravità marziana lo stava attirando, e non ci sarebbe stata via di fuga. Alla fine, l'orbita di Phobos decadrebbe e attraverserebbe il Limite di Roche . Quindi, invece di precipitare su Marte per essere distrutto, la gravità marziana farebbe a pezzi il piccolo Phobos.
Se stai pensando: 'Aspetta un secondo. Non creerebbe un anello di detriti rocciosi attorno a Marte?' allora sei sulla strada giusta.
Phobos, la più grande delle due lune di Marte, con il prominente cratere Stickney visto sul lato destro. Non puoi davvero parlare di Deimos senza parlare di Phobos. Crediti: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA
Nello studio del 2017, Minton e il suo coautore hanno ipotizzato che potrebbero esserci state molte lune attorno a Marte e che generazioni di lune potrebbero essere morte in questo modo. Ma poi i detriti si sarebbero ricostituiti in un'altra luna e il ciclo sarebbe continuato. Ogni volta, la luna sarebbe più piccola.
Quindi è una grande teoria delle lune marziane cicliche e reincarnate.
Ma torniamo a Deimos e ai suoi due gradi di inclinazione, e al nuovo studio.
Quando si forma una luna nuova dai detriti del suo antenato distrutto, la luna nuova si allontana dall'anello e da Marte. Quindi, mentre Phobos viene avvicinato a Marte e alla sua eventuale distruzione, la luna appena formata si muoverà verso l'esterno. E così facendo, sperimenterebbe un risonanza orbitale appena fuori dagli anelli. Nel caso di Deimos, il suo periodo orbitale è tre volte quello dell'altra luna.
Le risonanze orbitali sono ben comprese e prevedibili. Gli astronomi sanno che solo una luna in movimento verso l'esterno avrebbe potuto avere un forte effetto su Deimos. Quindi questo significa che Marte deve aver avuto un anello di detriti, che ha forzato quella luna verso l'esterno.
'Troviamo che l'inclinazione di Deimos può essere generata in modo affidabile dall'evoluzione verso l'esterno di un satellite marziano che è circa 20 volte più massiccio di Phobos...'
Dal documento 'Evidenza di un anello marziano passato dall'inclinazione orbitale di Deimos'.
Ora, in questo nuovo studio, Cuk e gli altri ricercatori hanno concluso che quest'altra luna era circa 20 volte più massiccia di Phobos. Potrebbe essere stato il suo nonno, e potrebbe essere esistito circa tre miliardi di anni fa, ed è stato seguito da altri due cicli di questo fenomeno degli anelli lunari. La luna Phobos è l'attuale artefatto del ciclo.
Nel loro articolo scrivono 'Troviamo che l'inclinazione di Deimos può essere generata in modo affidabile dall'evoluzione verso l'esterno di un satellite marziano che è circa 20 volte più massiccio di Phobos attraverso la risonanza del moto medio 3:1 con
Deimos a 3,3 raggi di Marte”.
È molto da digerire, ma è supportato da prove e osservazioni.
Un comunicato stampa afferma che 'Questa intuizione da una modesta inclinazione dell'orbita di un'umile luna ha alcune conseguenze significative per la nostra comprensione di Marte e delle sue lune. La scoperta della passata risonanza orbitale non fa che confermare la teoria ciclica anello-luna per Marte».
Quindi il Marte senza anelli che vediamo oggi è probabilmente un'anomalia. Siamo tra gli anelli in questo momento e abbiamo pensato che fosse normale. L'umanità continua a farlo.
Gli anelli di Saturno in tutto il loro splendore. Se Marte avesse avuto anelli a volte nel suo passato, sarebbe il quinto pianeta del nostro Sistema Solare ad averli. Tutti e quattro i giganti gassosi li hanno, anche se nessuno è spettacolare come quello di Saturno. Immagine dall'orbita Cassini mentre Saturno eclissava il Sole. Immagine di credito: dalla NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
Una delle conclusioni che derivano da questo lavoro riguarda le età delle due attuali lune di Marte. Secondo questo studio, Deimos ha miliardi di anni, mentre Phobos è relativamente giovane, forse solo 200 milioni di anni. Come scrivono nel loro articolo, 'I nostri risultati, combinati con il modello di Hesselbrock & Minton (2017), suggeriscono che l'età della superficie
di Deimos è di circa 3,5-4 Gyr e richiedono che Phobos sia significativamente più giovane.
L'autore principale Cuk riconosce che questo è tutto teorico a questo punto. Ma forse non sarà 'solo teorico' a lungo. JAXA, l'Agenzia spaziale giapponese, sta pianificando una missione di raccolta di campioni su Phobos nel 2024. Quella missione si chiama MMX, Martian Moon Exploration. Esplorerà entrambe le lune deformi di Marte e raccoglierà un campione da Phobos.
Un'illustrazione della navicella spaziale MMX di JAXA. Studierà Phobos e Deimos e, si spera, porterà un campione da Phobos sulla Terra per lo studio. Quel campione risponderà a molte domande su Marte e le sue due lune. Credito immagine: JAXA/MMX
Secondo JAXA, quella missione ha due obiettivi scientifici generali:
- Chiarimento dell'origine delle lune marziane e del processo di formazione dei pianeti nel Sistema Solare.
- Chiarimento del processo evolutivo della sfera marziana (Marte, Phobos, Deimos).
Questa missione è stata pianificata prima di qualsiasi di questo lavoro nel ciclo Martian Moon/Dust-Ring. JAXA afferma sul loro sito Web che 'Ci sono due teorie dominanti sull'origine delle lune marziane: (A) la coppia sono asteroidi catturati dopo la formazione di Marte o (B) le lune sono frammenti sparsi durante una collisione gigante (Giant Impact ) con Marte che poi si unì. Sulla base dei risultati delle osservazioni di prossimità e dell'analisi dei campioni raccolti, è possibile chiarire la teoria più probabile per la formazione delle lune».
Se Cuk e il suo collega hanno ragione, la missione MMX potrebbe scoprire più di quanto JAXA si aspettasse.
Di più:
- Comunicato stampa: L'orbita della luna marziana suggerisce un antico anello di Marte
- Documento di ricerca: Prove per un anello marziano passato dall'inclinazione orbitale di Deimos
- Universo oggi: Mars Express scatta foto di Phobos mentre vola oltre