¿Podría la superficie de Fobos revelar secretos del pasado marciano?

Fobos según lo observado por el espectrógrafo ultravioleta de imágenes de MAVEN. El naranja muestra la luz del Sol del ultravioleta medio (MUV) reflejada desde la superficie de Fobos, exponiendo la forma irregular del astro y muchos cráteres. El azul muestra la luz ultravioleta lejana detectada a 121,6 nm, que se dispersa del gas hidrógeno en la atmósfera superior extendida de Marte. Fobos, observado aquí a un rango de 300 km, bloquea esta luz, eclipsando el cielo ultravioleta. 
Créditos: CU / LASP y NASA.

La luna marciana Fobos orbita a través de una corriente de átomos cargados y moléculas que fluyen de la atmósfera de Marte, según una nueva investigación.

Estas partículas cargadas, son iones, de oxígeno, carbono, nitrógeno y argón. Muchas de ellas han estado escapando de Marte durante miles de millones de años a medida que el planeta perdía su atmósfera. Algunos iones, predicen los científicos, se han estrellado contra la superficie de Fobos y podrían conservarse en su capa superior. Este resultado se muestra en un artículo publicado el 1 de Febrero en la revista Nature Geoscience.

Entonces si el suelo de Fobos se analizara en laboratorios terrestres, podría revelar información clave sobre la evolución de la atmósfera marciana, dicen los investigadores. Marte tuvo una vez una atmósfera lo suficientemente espesa como para soportar agua líquida en su superficie. Hoy, es menos del 1% de la densidad de la atmósfera terrestre.   

«Sabíamos que Marte perdió su atmósfera en el espacio, y ahora sabemos que parte de ella terminó en Fobos», dijo Quentin Nénon. Él es Investigador del Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California en Berkeley y autor principal del estudio.

Imagen de Fobos del 23 de Marzo de 2008, tomada por la cámara del Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución en el Mars Reconnaissance Orbiter. Más información.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona
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La controversia sobre el origen de las lunas marcianas: la misión MMX

Fobos es una de las dos lunas de Marte (la otra se llama Deimos). Orbita íntimamente cerca del Planeta Rojo, unas 60 veces más cerca de lo que la Luna orbita la Tierra, medido aproximadamente de superficie a superficie. Deforme, marcada por cráteres y 100 veces más pequeña en diámetro que la luna de la Tierra, Fobos es fuente de gran controversia entre los científicos. El misterio es ¿de dónde vinieron Fobos y Deimos? ¿Son asteroides que fueron capturados por la gravedad marciana o satélites naturales de Marte que fueron engendrados por la misma nube que creó el planeta? También es posible que se formaran a partir de los escombros que se arrojaron cuando Marte chocó con un objeto. Es algo, similar a como se cree que se formó nuestra Luna después de que la Tierra chocara con un objeto rocoso.    

Tratando de resolver el debate, la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa se está preparando para enviar la sonda Martian Moons Exploration (MMX) a Fobos en 2024. Recolectará las primeras muestras de su superficie y las traerá a la Tierra. Pero esas muestras, señaló Nénon, podrían revelar mucho más que el origen de Fobos. Eso sería posible si MMX aterrizara en el lado cercano de la luna, es decir el lado que siempre mira hacia Marte.

El suelo del lado cercano de Fobos: un archivo de la atmósfera marciana

Fobos está bloqueada por las mareas de Marte, como la luna de la Tierra lo está por las mareas de la Tierra. Entonces siempre muestra al planeta solo un lado. Como resultado, las rocas en el lado cercano de Fobos han estado bañadas durante milenios por átomos y moléculas marcianas. La investigación de Nénon muestra que la capa superior de la superficie del lado cercano de Fobos ha sido sometida de 20 a 100 veces más iones marcianos rebeldes que su lado lejano.

«Con una muestra del lado cercano», dijo Nénon, «podríamos ver un archivo de la atmósfera pasada de Marte en las capas poco profundas de grano. Mientras que más profundo en el grano podríamos ver la composición primitiva de Fobos».

El equipo de Nénon analizó datos de la nave espacial Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN , o MAVEN, de la NASA para llegar a esta conclusión.  MAVEN ha recopilado datos de la órbita de Marte durante más de seis años para ayudar a los científicos a descubrir cómo Marte perdió su atmósfera. También, para proporcionar otros conocimientos científicos importantes sobre la evolución del clima del planeta. La nave espacial cruzó la órbita de Fobos unas cinco veces cada día terrestre mientras giraba alrededor de Marte durante su misión principal. Por eso, Nénon y sus colegas pensaron en usar las mediciones de MAVEN para aprender sobre Fobos, especialmente porque es el objetivo de la misión MMX.

Esta visualización muestra el cambio de órbita de la nave espacial MAVEN durante su misión principal. Comprende, desde que avanzaba de la órbita de entrada inicial, altamente elíptica, a una órbita algo menos elíptica y, finalmente, a la órbita científica.
Créditos: Estudio de visualización científica de la NASA.

Estimando la cantidad de iones que llegan a Fobos: utilizando los datos de la Misión MAVEN

Se basaron en el Instrumento de Composición de Iones Térmicos y Supratérmicos de MAVEN, o STATIC, para medir los iones marcianos en la órbita de Fobos. STATIC mide la energía cinética y la velocidad de las partículas entrantes. Esto permite a los científicos calcular su masa. Basado en las diferentes masas de iones medidas, STATIC determinó qué partículas provenían de Marte en lugar del Sol. El Sol también emite iones que destruyen la atmósfera, aunque predominantemente de masa mucho menor. Luego, los científicos estimaron cuántos iones podrían llegar a la superficie de Fobos y qué tan profundamente serían implantados. Esto último es no más de varios cientos de nanómetros, que es aproximadamente 250 veces más superficial que el ancho de un cabello humano.

«Lo que ha hecho Quentin es recurrir a las investigaciones que hemos hecho en la Luna y en otras lunas del Sistema Solar. Entonces aplicó esos mismos métodos a Fobos por primera vez», dijo Andrew Poppe. Él es científico Investigador Asociado en el Laboratorio de Ciencias Espaciales y co -autor del artículo de Fobos.

De hecho, estudiar las lunas para aprender más sobre sus planetas padres es una práctica común. La luna de la Tierra, por ejemplo, no tiene una atmósfera, viento o agua que despoje su superficie de pistas antiguas. Entonces es considerada por los científicos como el archivo mejor conservado que tenemos del Sistema Solar primitivo. 

“Lo que hemos visto en las muestras de Apolo es que la Luna ha estado registrando pacientemente átomos individuales provenientes del Sol y de la Tierra”. Dijo Poppe. «Es un archivo histórico realmente genial».

Los científicos esperan que más muestras de la superficie de la Luna nos informen sobre la atmósfera antigua terrestre o el campo magnético temprano. 

Cómo nació la idea

Poppe, cuyos colegas de Berkeley diseñaron y construyeron STATIC, dijo que se preguntaba si la superficie de Fobos podría revelar información sobre el Marte temprano. Esa era la época cuando el planeta parece haber sido cálido y húmedo.

Hace varios años, quedó sin Internet en el laboratorio, entonces «me vi obligado a hablar con mis colegas mientras tomaba un café», dijo Poppe. Les preguntó si Fobos podría estar sujeta a iones marcianos como la luna de la Tierra a menudo está sujeta a partículas provenientes de la Tierra. «¿Ven alguna evidencia de esto?» preguntó.

Nadie había investigado esto, así que Poppe hizo un modelo por computadora que indicó que estaba en algo. Nénon se unió al Laboratorio de Ciencias Espaciales en 2019. Entonces se ofreció a analizar minuciosamente los datos de MAVEN para averiguar si el modelo de Poppe era correcto. Resulta que sí. «Así que, con suerte, este hallazgo tendrá un impacto en las actividades científicas de la misión MMX», dijo Nénon.

Financiamiento de la investigación

Esta investigación fue financiada parcialmente por la misión MAVEN. El Investigador Principal de MAVEN tiene su base en el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de Boulder de la Universidad de Colorado. El Centro Goddard de la NASA administra el proyecto MAVEN.

Esta investigación también fue financiada parcialmente por equipos afiliados al Instituto Virtual de Investigación de Exploración del Sistema Solar de la NASA. Incluye dos proyectos. a)_ Lunar Environment and Dynamics for Exploration Research , dirigido por la Científica Planetaria Rosemary M. Killen del Centro Goddard. b)_  Dynamic Response of the Environments at Asteroids, the Moon, and moons of Mars, dirigido por el Científico Planetario William M. Farrell de Goddard.

Fuente: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Artículo original: «Could the Surface of Phobos Reveal Secrets of the Martian Past?«.  Lonnie Shekhtman.  Actualizado en Feb 1, 2021.

Material relacionado

La órbita de la luna marciana insinúa un antiguo anillo de Marte.

Esta vista con colores mejorados de Deimos, la más pequeña de las dos lunas de Marte, son el resultado de las imágenes del 21 de Febrero de 2009. Fueron realizadas por la cámara del Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución (HiRISE) en el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA. 
Crédito de imagen:  NASA / JPL-Caltech / University of Arizona.

Los científicos descubrieron que la única forma de producir la órbita inusualmente inclinada de Deimos es que Marte haya tenido un anillo en el pasado lejano. Algunos de los planetas más masivos de nuestro Sistema Solar tienen anillos gigantes y numerosas lunas grandes. Pero Marte solo tiene dos lunas pequeñas y deformadas, Fobos y Deimos.  Aunque estas lunas son pequeñas, sus órbitas peculiares esconden importantes secretos sobre su pasado.

El siguiente artículo lo presenta y contiene una selección de recursos sobre Fobos y Deimos, sus posibles orígenes y sobre la misión MMX.

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