I satelliti naturali di Marte - Phobos e Deimos – sono stati un mistero da quando sono stati scoperti per la prima volta. Sebbene sia opinione diffusa che siano ex asteroidi catturati dalla gravità di Marte, ciò rimane da dimostrare. E mentre alcune delle caratteristiche della superficie di Phobos sono note per essere il risultato della gravità di Marte, l'origine dei suoi solchi lineari e delle catene di crateri (catene) è rimasta sconosciuta.
Ma grazie a un nuovo studio di Erik Asphaug dell'Arizona State University e Michael Nayak dell'Università della California, potremmo essere più vicini a capire come Phobos abbia ottenuto la sua superficie 'groovy'. In breve, credono che la risposta sia il riaccrescimento, in cui tutto il materiale che è stato espulso quando le meteore hanno colpito la luna alla fine è tornato a colpire di nuovo la superficie.
Naturalmente, i misteri di Phobos si estendono oltre la sua origine e le caratteristiche della superficie. Ad esempio, nonostante sia molto più massiccio della sua controparte Deimos, orbita intorno a Marte a una distanza molto più ravvicinata (9.300 km rispetto a oltre 23.000 km). Le misurazioni della densità hanno anche indicato che la luna non è composta da roccia solida ed è nota per essere significativamente porosa.
Immagine di Phobos che mostra la catena di interesse osservata (a sinistra) e la mappa di reimpatto per un impatto primario a Grildrig (a destra). Credito: ESA/Mars Express
A causa di questa vicinanza, è soggetto a molte forze di marea esercitate da Marte. Ciò fa sì che il suo interno, gran parte del quale si crede sia costituito da ghiaccio, si flette e si allunga. Questa azione, è stato teorizzato, è ciò che è responsabile dei campi di stress che sono stati osservati sulla superficie lunare.
Tuttavia, questa azione non può spiegare un'altra caratteristica comune su Phobos, che sono i modelli di striatura (noti anche come scanalature) che corrono perpendicolari ai campi di stress. Questi modelli sono essenzialmente catene di crateri che tipicamente misurano 20 km (12 mi) di lunghezza, 100 – 200 metri (330 – 660 piedi) di larghezza e solitamente 30 m (98 piedi) di profondità.
In passato si presumeva che questi crateri fossero il risultato dello stesso impatto che creava Stickney , il più grande cratere da impatto su Phobos. Tuttavia, l'analisi del Marte Express missione ha rivelato che i groove non sono legati a Stickney. Invece, sono centrati sul bordo d'attacco di Phobos e svaniscono man mano che ci si avvicina al bordo d'uscita.
Per amore di il loro studio , che è stato recentemente pubblicato inComunicazioni sulla natura,Asphaug e Nayak hanno utilizzato la modellazione al computer per simulare come altri impatti meteorici avrebbero potuto creare questi modelli di crateri, che hanno teorizzato si fossero formati quando il materiale espulso risultante è tornato indietro e ha colpito la superficie in altri luoghi.
Immagine che mostra il cratere Stickney (a sinistra) e come il materiale espulso da un impatto può formare modelli (a destra) e catene di crateri (catene). Credito: ESA/DLR/FU Berlin-Neukum
Come ha detto il dottor Asphaug a Universe Today via e-mail, il loro lavoro è stato il risultato di un incontro di menti che ha generato un'interessante teoria:
“Dott. Nayak stava studiando con il Prof. Francis Nimmo (della UCSC), l'idea che il materiale espulso potesse essere scambiato tra le lune marziane. Quindi Mikey e io ci siamo incontrati per parlare di questo, e della possibilità che Phobos potesse spazzare via i propri ejecta. Inizialmente avevo pensato che gli eventi sismici (innescati da impatti) avrebbero potuto causare la dispersione di materiale da parte di Phobos, poiché è all'interno del limite di Roche, e che questo materiale si sarebbe diradato in anelli che sarebbero stati riaccresciuti da Phobos. Potrebbe ancora succedere, ma per la catenae prominente la risposta si è rivelata molto più semplice (dopo molti calcoli scrupolosi) - che il cratere espulso è più veloce della velocità di fuga di Phobos, ma molto più lento della velocità orbitale di Marte, e gran parte di esso viene travolto dopo diverse co-orbita intorno a Marte, formando questi schemi”.
Fondamentalmente, hanno teorizzato che se un meteorite avesse bloccato Phobos nel posto giusto, i detriti risultanti avrebbero potuto essere gettati nello spazio e spazzati via in seguito mentre Phobos ruotava di nuovo intorno a Marte. Sebbene Phobos non abbia una gravità sufficiente per riaccrescere da solo l'ejecta, l'attrazione gravitazionale di Marte assicura che qualsiasi cosa espulsa dalla luna venga trascinata in orbita attorno ad essa.
Una volta che questi detriti vengono portati in orbita attorno a Marte, faranno il giro del pianeta alcune volte fino a quando non cadranno nel percorso orbitale di Phobos. Quando ciò accadrà, Phobos si scontrerà con esso, innescando un altro impatto che emette più materiale espulso, facendo sì che l'intero processo si ripeta.
La superficie striata e macchiata di Phobos, con il cratere Stickney mostrato al centro. Credito: NASA/JPL/Mars Express
Alla fine, Asphaug e Nayak conclusero che se un impatto avesse colpito Phobos ad un certo punto, le successive collisioni con i detriti risultanti avrebbero formato una catena di crateri in schemi riconoscibili, possibilmente in pochi giorni. Testare questa teoria ha richiesto alcuni modelli al computer su un cratere reale.
Usando Grildrig (un cratere di 2,6 km vicino al polo nord di Phobos) come punto di riferimento, il loro modello ha mostrato che la serie di crateri risultante era coerente con le catene che sono state osservate sulla superficie di Phobos. E mentre questa rimane una teoria, questa conferma iniziale fornisce una base per ulteriori test.
'Il test principale iniziale della teoria è che i modelli corrispondano, ad esempio ejecta da Grildrig', ha detto Asphaug. “Ma è ancora una teoria. Ha alcune implicazioni verificabili su cui stiamo lavorando'.
Oltre ad offrire una spiegazione plausibile delle caratteristiche della superficie di Phobos, il loro studio è anche significativo in quanto è la prima volta che i crateri sesquinari (cioè i crateri causati da ejecta che sono entrati in orbita attorno al pianeta centrale) sono stati fatti risalire ai loro impatti primari .
Mosaico di immagini spaziali che mostrano le molte “facce” della luna interna di Marte, Phobos. Credito: NASA
In futuro, questo tipo di processo potrebbe rivelarsi un nuovo modo per valutare le caratteristiche della superficie di pianeti e altri corpi, come le lune fortemente craterizzate di Giove e Saturno . Questi risultati ci aiuteranno anche a saperne di più sulla storia di Phobos, che a sua volta aiuterà a far luce sulla storia di Marte.
'[Esso] espande la nostra capacità di stabilire relazioni trasversali su Phobos che riveleranno la sequenza della storia geologica', ha aggiunto Asphaug. 'Dal momento che la storia geologica di Phobos è schiava della dissipazione delle maree di Marte, nell'apprendere la scala temporale della geologia di Phobos impariamo a conoscere la struttura interna di Marte'
E tutte queste informazioni potrebbero tornare utili quando arriverà il momento per la NASA di organizzare missioni con equipaggio sul Pianeta Rosso. Uno dei passaggi chiave della proposta “ Viaggio su Marte ' è una missione su Phobos, dove l'equipaggio, un habitat su Marte e i veicoli della missione saranno tutti schierati prima di una missione sulla superficie marziana.
Imparare di più sulla struttura interna di Marte è un obiettivo condiviso da molte delle future missioni della NASA sul pianeta, tra cui quelle della NASA InSight Lander (programma di lancio nel 2018). Fare luce sulla geologia di Marte dovrebbe fare molto per spiegare come il pianeta abbia perso la sua magnetosfera, e quindi la sua atmosfera e le acque superficiali, miliardi di anni fa.
Ulteriori letture: Comunicazioni sulla natura