Un estudio de la NASA que utiliza una serie de simulaciones de ordenador revela una posible nueva solución a un antiguo misterio marciano: ¿cómo obtuvo Marte sus lunas? El primer paso, según los hallazgos, puede haber implicado la destrucción de un asteroide.

El equipo de investigación, dirigido por Jacob Kegerreis, un científico investigador postdoctoral en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California, descubrió que un asteroide que pasara cerca de Marte podría haber sido desmembrado -una forma agradable de decir "destrozado"- por la fuerte atracción gravitatoria del Planeta Rojo.

Las simulaciones del equipo muestran cómo los fragmentos rocosos resultantes se dispersan en una variedad de órbitas alrededor de Marte. Más de la mitad de los fragmentos habrían escapado del sistema marciano, pero otros habrían permanecido en órbita. Atraídos por la gravedad tanto de Marte como del Sol, en las simulaciones, algunas de las piezas restantes del asteroide están dispuestas en trayectorias que las hacen chocar entre sí, cada encuentro las desgasta aún más y dispersa más escombros.

Muchas colisiones después, fragmentos más pequeños y escombros del antiguo asteroide podrían haberse asentado en un disco que rodea al planeta. Con el tiempo, es probable que parte de este material se haya agrupado, posiblemente formando las dos pequeñas lunas de Marte, Fobos y Deimos.

Para evaluar si se trataba de una cadena de eventos realista, el equipo de investigación exploró cientos de simulaciones diferentes de encuentros cercanos, variando el tamaño, el giro, la velocidad y la distancia del asteroide en su aproximación más cercana al planeta. El equipo utilizó su código informático de código abierto de alto rendimiento, llamado SWIFT, y los sistemas informáticos avanzados de la Universidad de Durham en el Reino Unido para estudiar en detalle tanto la interrupción inicial como, utilizando otro código, las órbitas posteriores de los escombros.

En un artículo publicado el 20 de noviembre en la revista Icarus, los investigadores informan que, en muchos de los escenarios, suficientes fragmentos de asteroides sobreviven y chocan en órbita para servir como materia prima para formar las lunas.

“Es emocionante explorar una nueva opción para la formación de Fobos y Deimos, las únicas lunas de nuestro sistema solar que orbitan un planeta rocoso además de la de la Tierra”, dijo Kegerreis. “Además, este nuevo modelo hace predicciones diferentes sobre las propiedades de las lunas que pueden probarse frente a las ideas estándar para este evento clave en la historia de Marte”.

Dos hipótesis para la formación de las lunas marcianas han liderado el grupo. Una propone que los asteroides que pasaban fueron capturados enteros por la gravedad de Marte, lo que podría explicar la apariencia un tanto similar a la de los asteroides de las lunas. La otra dice que un impacto gigante en el planeta expulsó suficiente material (una mezcla de Marte y restos del impactador) para formar un disco y, en última instancia, las lunas. Los científicos creen que un proceso similar formó la Luna de la Tierra.

La última hipótesis explica mejor las trayectorias que recorren las lunas hoy en día: en órbitas casi circulares que se alinean estrechamente con el ecuador de Marte. Sin embargo, un impacto gigante expulsa material en un disco que, en su mayor parte, permanece cerca del planeta. Y las lunas de Marte, especialmente Deimos, se encuentran bastante lejos del planeta y probablemente se formaron allí también.

“Nuestra idea permite una distribución más eficiente del material que forma las lunas a las regiones exteriores del disco”, dijo Jack Lissauer, científico investigador de Ames y coautor del artículo. “Eso significa que un asteroide ‘padre’ mucho más pequeño aún podría entregar suficiente material para enviar los bloques de construcción de las lunas al lugar correcto”.

Probar diferentes ideas para la formación de las lunas de Marte es el objetivo principal de la próxima misión de retorno de muestras Martian Moons eXploration (MMX) liderada por la JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón). La nave espacial examinará ambas lunas para determinar su origen y recolectar muestras de Fobos para traerlas a la Tierra para su estudio. Un instrumento de la NASA a bordo, llamado MEGANE (abreviatura de Mars-moon Exploration with GAmma rays and Neutrons) identificará los elementos químicos de los que está hecha Fobos y ayudará a seleccionar los sitios para la recolección de muestras. Algunas de las muestras serán recogidas por un muestreador neumático también proporcionado por la NASA como una contribución de demostración tecnológica a la misión. Entender de qué están hechas las lunas es una pista que podría ayudar a distinguir si las lunas tienen un origen asteroidal o una fuente de planeta más impacto.

Antes de que los científicos puedan tener en sus manos un trozo de Fobos para analizar, Kegerreis y su equipo retomarán donde lo dejaron demostrando la formación de un disco que tiene suficiente material para formar Fobos y Deimos.

“A continuación, esperamos aprovechar este proyecto de prueba de concepto para simular y estudiar con mayor detalle la cronología completa de la formación”, dijo Vincent Eke, profesor asociado del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham y coautor del artículo. “Esto nos permitirá examinar la estructura del disco en sí y hacer predicciones más detalladas sobre lo que la misión MMX podría encontrar”.

Para Kegerreis, este trabajo es apasionante porque también amplía nuestra comprensión de cómo pueden nacer las lunas, incluso si resulta que la de Marte se formó por un camino diferente. Las simulaciones ofrecen una exploración fascinante, dice, de los posibles resultados de los encuentros entre objetos como asteroides y planetas. Estos eventos eran comunes en el sistema solar primitivo, y las simulaciones podrían ayudar a los investigadores a reconstruir la historia de cómo evolucionó nuestro patio trasero cósmico.