Le strane forme e colori delle piccole lune marziane Phobos e Deimos hanno ispirato un dibattito di lunga data sulle loro origini. Le facce delle due lune di Marte assomigliano agli asteroidi primitivi del sistema solare esterno, suggerendo che 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.
Origini misteriose delle lune di Marte
“La comunità scientifica è storicamente divisa sulle origini di Phobos e Deimos“, ha dichiarato Timothy Glotch, geoscienziato presso la Stony Brook University.
“Alcuni credono che Phobos sia un asteroide catturato, idea coerente con le sue proprietà spettrali visibili e nel vicino infrarosso, ma più improbabile in base alla forma della sua orbita“, ha affermato Glotch.
“Altri hanno suggerito che si sia formata a seguito di un grande impatto con Marte e le proprietà spettrali del medio infrarosso di Phobos, sono coerenti con quest’ultima interpretazione. Non vedo l’ora che arrivi su Phobos la missione giapponese MMX, che restituirà un campione sulla Terra e, si spera, ci aiuterà a risolvere questo problema”.
Indizi nascosti nei dati del Mars Global Surveyor
Un nuovo sguardo ai dati raccolti dall’ormai ventennale missione Mars Global Surveyor supporta l’idea che le lune di Marte si siano formate in seguito ad un grande impatto sul pianeta che ha lanciato molta roccia in orbita, secondo un nuovo studio sul Journal of Geophysical Research: Planets, una pubblicazione dell’American Geophysical Union.
Secondo gli autori dello studio, il set di dati conteneva indizi non ancora analizzati sul materiale di cui è fatto Phobos, che potrebbe essere più simile alla crosta del Pianeta Rosso di quanto sembri.
“La parte divertente per me è stata dare un’occhiata ad alcune delle ipotesi fatte utilizzando un vecchio set di dati che è stato sottoutilizzato“, ha affermato Glotch, autore principale dello studio.
Marc Fries, planetologo e curatore della polvere cosmica presso il Johnson Space Center della NASA, che non è stato 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 della formazione delle lune da parte degli scienziati.
Chiarire le origini delle lune di Marte aiuterà con le interpretazioni di come si sono formate altre lune e pianeti nel nostro sistema solare e oltre. Il nuovo studio non risolve il mistero, ma è un passo nella giusta direzione.
“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“, ha detto Fries. “Non considererei questa una soluzione definitiva al mistero dell’origine delle lune, ma aiuterà a far andare avanti la discussione“.
Phobos e Deimos sembrano molto più scure di Marte
Il dibattito sull’origine delle lune di Marte ha diviso gli scienziati per decenni, fin dai primi giorni della scienza planetaria. Alla luce visibile, Phobos e Deimos sembrano molto più scuri di Marte, dando peso all’ipotesi dell’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 dei materiali noti, possono dedurre la composizione di questi oggetti distanti. 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 gli asteroidi di classe D sembrano più o meno uguali, ovvero 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 che è stato catturato quando è passato un po’ troppo vicino a Marte.
Ma gli scienziati che hanno esaminato le orbite delle lune di Marte sostengono che le orbite attuali delle due lune di Marte non siano compatibili con questa ipotesi. Questi scienziati ritengono che le lune debbano essersi formate contemporaneamente a Marte o siano state il risultato di un massiccio impatto sul pianeta durante i suoi millenni di formazione.
È quasi impossibile che Phobos sia stato catturato
“Se parli con le persone che sono davvero 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 qualcos’altro“, ha spiegato Glotch.
L’indizio: la firma termica di Phobos
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 del Mars Global Surveyor. La navicella spaziale robotica ha trascorso la maggior parte della sua vita a guardare Marte, ma ha dato una rapida occhiata a Phobos quando è passata vicino alla luna prima di stabilirsi in un’orbita più vicina attorno al pianeta.
L’energia termica, come la luce visibile, può essere suddivisa 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 ai campioni di un meteorite caduto sulla Terra vicino al lago Tagish, nella Columbia Britannica, che alcuni scienziati hanno suggerito essere un frammento di un asteroide di classe D, e altri tipi di roccia.
In laboratorio, hanno sottoposto i campioni a condizioni di vuoto freddo simili a quelle di Phobos, riscaldandoli dall’alto e dal basso per simulare gli estremi cambiamenti di temperatura dai lati soleggiati a quelli in ombra di oggetti senz’aria nello spazio.
“Abbiamo scoperto che, a queste 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 a una delle caratteristiche dello spettro, è il basalto macinato, che è un roccia vulcanica comune, ed è ciò di cui è fatta la maggior parte della crosta marziana”, ha detto Glotch.
“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“.
Il nuovo studio non sostiene che Phobos sia fatto interamente di materiale proveniente da Marte, ma i nuovi risultati sono coerenti con il fatto che la luna contenente una porzione della crosta del pianeta, forse dovuta a una fusione di detriti dal pianeta e i resti dell’oggetto impattante.
Fries, lo scienziato che non è stato coinvolto nel nuovo studio, ha affermato 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 produrre una risposta definitiva perché Phobos è soggetto all’erosione spaziale, che influisce sul suo spettro di riflettanza che 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.
Un’ipotesi verificabile
Gli scienziati potrebbero ottenere la loro risposta sulle origini di Phobos nei prossimi due anni, se la navicella spaziale Martian Moon eXploration della JAXA e gli esploratori di asteroidi OSIRIS-Rex e Hayabusa2 riusciranno a riportare sulla Terra con successo i campioni raccolti.
“La cosa davvero interessante è che questa è un’ipotesi verificabile, perché i giapponesi stanno sviluppando una missione chiamata MMX che andrà su Phobos, raccoglierà un campione e lo riporterà sulla Terra per analizzarlo“, ha detto Glotch.
