Las desaparecidas lunas de Barsoom..!!arín
Las dos pequeñas lunas marcianas, Fobos y Deimos, son un auténtico misterio. Cuando en 1971 los investigadores vieron las primeras imágenes de Fobos captadas por la sonda Mariner 9 pensaron inmediatamente que se trataba de un asteroide capturado. En realidad, en aquella época nadie había visto un asteroide de cerca —para eso habría que esperar a 1991 cuando la sonda Galileo sobrevoló el asteroide Gaspra camino de Júpiter—, pero su forma irregular semejante a un tubérculo lleno de cráteres era demasiado parecida al arquetipo que los científicos tenían en mente cuando pensaban en el término ‘asteroide’.
Los datos transmitidos por las siguientes sondas marcianas parecían confirmar esta teoría. Ambos cuerpos son poco densos, tienen un albedo oscuro por culpa de la presencia de sustancias orgánicas y su espectro se parece a los asteroides de tipo D. Caso cerrado. ¿O no? Análisis posteriores por parte de las últimas misiones han demostrado que esta teoría tiene más agujeros que un queso emmental. Por ejemplo, la Mars Express descubrió que la densidad de Fobos era demasiado baja (1,87 gramos por centímetro cúbico) para ser un asteroide. Si lo fuera, Fobos no habría sobrevivido el proceso de captura gravitatoria por parte de Marte.
Además, los dos satélites marcianos presentan trazas de sustancias presentes en la superficie marciana y sus órbitas son demasiado circulares y están en el mismo plano. ¿Cómo reconciliar estas discrepancias? A lo grande. Ya en los años 90 se propuso que las dos lunas marcianas son en realidad el resultado de un gran impacto de un protoplaneta contra Marte. Algo así como el choque de la prototierra contra Theia que dio lugar a la Luna, pero a escala reducida. Según esta teoría, Fobos y Deimos se habrían formado en órbita de Marte a partir del anillo de escombros generado por el impacto, de ahí que tengan materiales similares a los que encontramos en los asteroides —el protoplaneta debía proceder del cinturón de asteroides o más allá— y el propio Marte.
Pero esta hipótesis también presenta su cuota de problemas, como por ejemplo, ¿por qué solo dos lunas? Si Fobos y Deimos se formaron a partir de un gran impacto, ¿por qué no se formó una única luna de mayores dimensiones? Una posible solución a este misterio la hemos visto hace unos días en Nature Geosciencepor parte de un equipo liderado por Pascal Rosenblatt. Según el artículo, la respuesta es que efectivamente, a resultas del impacto se formaron una o varias lunas de mayor tamaño que Fobos y Deimos… pero desaparecieron hace millones de años al chocar contra Marte.
Veamos los detalles de la teoría. Primero, busquemos al culpable. La mayor cuenca de impacto que presenta Marte es Vastitas Borealis, la planicie del hemisferio norte que cubre casi la mitad del planeta. De acuerdo con las simulaciones numéricas, la cuenca de Borealis se formó al chocar contra Marte un protoplaneta de dos mil kilómetros de diámetro (Marte tiene 6800 kilómetros). Este choque podría haber lanzado al espacio unos 1020 kg —un 57% procedente del protoplaneta y el resto de Marte—, de los cuales se habría quedado en órbita una cantidad equivalente a diez mil veces la masa de Fobos y Deimos combinada.
Pero los satélites no se pueden formar a una distancia inferior al conocido como límite de Roche por culpa de las fuerzas de marea. En el caso de Marte, este límite está situado a tres veces su radio (unos diez mil kilómetros). Es de esperar por tanto que las lunas marcianas se formasen a partir de esta distancia. Bien, pero hay otro problema, y tiene que ver con la distancia a la que se encuentra la órbita sincrónica, esto es, la órbita en la que un satélite tarda en girar lo mismo que el periodo de rotación del planeta. Como es bien sabido, en la Tierra esta órbita —muy útil para los satélites meteorológicos y de comunicaciones— se halla a unos 36 000 kilómetros de distancia, pero Marte gira muy lentamente en proporción a su tamaño —de hecho el día en Marte casi dura lo mismo que en la Tierra—, por lo que la órbita areosíncrona está bastante lejos, a 20 30 kilómetros, o sea, seis radios marcianos (no olvidemos que Marte tiene aproximadamente la mitad del radio de nuestro planeta). Por cierto, es posible que la culpa de la lenta rotación del planeta tenga precisamente que ver con las interacciones gravitatorias entre el Marte primigenio y el anillo de escombros tras el choque con el protoplaneta.
¿Y qué tiene esto que ver? Pues que un satélite situado por dentro de la órbita areosíncrona se verá atraído hacia Marte por las fuerzas de marea y, con el tiempo, acabará dentro del límite de Roche y se desintegrará antes de chocar contra la superficie, mientras que una luna situada por fuera se irá alejando progresivamente hasta escapar de la gravedad marciana. Si miramos la posición de Fobos hoy en día veremos que es todo menos estable, ya que se encuentra justo por dentro del límite de Roche —está a 2,76 radios marcianos— y se acerca a Marte al ritmo de dos centímetros por año. Se cree que dentro de 20 o 40 millones de años Fobos estará a solo dos radios marcianos y entonces se desintegrará formando un bonito anillo alrededor de Marte. Por su parte, Deimos se encuentra justo por fuera de la órbita areosíncrona y se aleja del planeta rojo.
Evidentemente, Fobos debió haberse formado a bastante distancia del límite de Roche o en caso contrarío ya no estaría ahí. Pero, si este fue el caso, ¿qué le hizo cambiar de órbita? Una posibilidad es que el impacto de Borealis crease una o varias lunas de gran tamaño justo por fuera del límite de Roche, la zona más densa del anillo de escombros y la más favorable a la aparición de nuevos satélites. De entrada, esto explicaría el déficit de masas de Fobos y Deimos si las comparamos con la masa del anillo de escombros que tuvo que generar el impacto de Borealis. Además, esta luna relativamente grande, de varios cientos de kilómetros de diámetro (Fobos apenas tiene veinte kilómetros), habría creado una serie de zonas de resonancia gravitatoria en el anillo de escombros que favorecieron la formación de lunas más pequeñas, entre ellas Fobos y Deimos, a distancias de hasta cinco radios terrestres. Cinco millones de años después del gran choque de Borealis la gran luna marciana habría cruzado el límite de Roche para desaparecer, dejando a Fobos y Deimos evolucionar en sus órbitas relativamente lejanas.
En la Tierra el escenario fue muy distinto porque la prototierra giraba mucho más rápido y, consecuentemente, la órbita geosíncrona estaba entonces por dentro del límite de Roche, un detalle que salvó a la Luna de compartir el sombrío destino de la gran luna marciana. Esta hipótesis explicaría que hoy en día haya dos lunas marcianas en vez de una y que ambas tengan características espectrales a medio camino entre Marte y los asteroides. De ser cierta estaríamos ante un resultado alternativo a los impactos que dieron lugar a los sistemas Tierra-Luna o Plutón-Caronte y nos muestra la importancia de la rotación de los protoplanetas en la historia del sistema solar.
Sin duda es una teoría muy atractiva, pero en mi opinión lo único que le falta es poner un nombre adecuado a esa Gran Luna de Marte desaparecida. Por si vale de algo, propongo llamarla Thuria, el nombre que daban a Fobos los habitantes de Barsoom en las famosas novelas de Edgar Rice Burroughs.
Referencias: http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo2742.html.
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