Le lune marziane hanno un antenato comune

Le due lune di Marte, Phobos e Deimos, sono state un mistero fin dalla loro scoperta nel 1877. Sono molto piccole. Con un diametro di 22 chilometri, Phobos è 160 volte più piccolo del diametro della nostra luna. Deimos è ancora più piccola, con un diametro di soli dodici chilometri. "Anche la nostra luna è ben sferica, mentre Phobos e Deimos hanno una forma molto irregolare, come le patate", spiega Amirhossein Bagheri, dottorando presso l'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo. "Le lune di Marte sono quindi più simili a un asteroide che a una luna".

Si è quindi ipotizzato che Phobos e Deimos potessero essere asteroidi catturati da Marte a causa della sua gravità. "Ma è qui che sono iniziati i problemi", spiega Bagheri. Infatti, gli oggetti catturati dovrebbero orbitare intorno al pianeta con un'orbita eccentrica, che potrebbe anche avere qualsiasi inclinazione. Tuttavia, le orbite delle lune marziane sono quasi circolari e corrono sul piano equatoriale di Marte. Questo contraddice l'ipotesi di asteroidi catturati. Ma come si possono spiegare le attuali orbite di Phobos e Deimos? Per risolvere questo problema dinamico, i ricercatori si sono affidati a simulazioni al computer.

Calcolo a ritroso nel passato

"L'idea era quella di risalire alle orbite e ai loro cambiamenti nel passato", spiega Amir Khan, scienziato senior dell'Istituto di fisica dell'Università di Zurigo e dell'Istituto di geofisica dell'ETH di Zurigo. ? emerso che le orbite di Phobos e Deimos si sono incrociate in passato. "Questo significa che molto probabilmente le lune si trovavano nello stesso luogo e dovevano quindi avere la stessa origine", spiega Khan. I ricercatori concludono che all'epoca un corpo celeste più grande orbitava intorno a Marte. Questa luna originaria è stata probabilmente colpita da un altro pezzo e quindi fatta a pezzi. "Phobos e Deimos sono i resti di questa luna perduta", afferma Bagheri, primo autore dello studio, pubblicato sulla rivista "Nature Astronomy".

Ciò che è facile da capire ha richiesto un lungo lavoro di preparazione. In primo luogo, è stato necessario sviluppare ulteriormente la teoria esistente che descrive l'interazione tra le lune e Marte. "Ciò che interagisce con tutti questi corpi celesti sono le forze di marea", spiega Khan. L'energia viene convertita nel processo. Questa cosiddetta dissipazione di energia dipende dalle dimensioni e dall'interno dei corpi celesti e non da ultimo dalla loro distanza.

Approfondimenti sull'interno di Marte e delle sue lune.

Marte è attualmente esplorato dalla missione Insight della NASA, alla quale partecipa anche l'ETH di Zurigo. Un sismometro, la cui elettronica è stata costruita all'ETH, registra i terremoti marziani e gli impatti di meteoriti. "Questo ci permette di guardare all'interno del pianeta", dice Khan. "Questi dati vengono utilizzati per limitare il modello di Marte nei nostri calcoli e la dissipazione che si verifica all'interno del pianeta rosso".

Sulla base delle immagini e delle misurazioni effettuate da altre sonde marziane, sappiamo che Phobos e Deimos sono costituiti da materiale molto poroso. Con meno di 2 grammi per centimetro cubo, la loro densità è significativamente inferiore alla densità media della Terra, che è di 5,5 grammi per centimetro cubo. "Ci sono molte cavità all'interno di Phobos che potrebbero contenere ghiaccio d'acqua", ipotizza Khan. "C'è una grande dissipazione di energia dovuta alle maree".

Utilizzando queste scoperte e la teoria avanzata sull'effetto delle maree, i ricercatori hanno lanciato centinaia di simulazioni al computer che hanno tracciato le orbite lunari a ritroso nel tempo fino a raggiungere il punto di intersezione - la nascita di Phobos e Deimos. A seconda della simulazione, si trattava di un periodo compreso tra 1 e 2,7 miliardi di anni fa. "Il momento esatto dipende dalle proprietà fisiche di Phobos e Deimos", spiega Bagheri. Una sonda giapponese sarà inviata su Phobos nel 2024 e riporterà a Terra dei campioni di roccia. I ricercatori sperano che questo fornisca ulteriori dettagli sull'interno delle lune marziane, consentendo di fare calcoli più precisi sulle loro origini.

La fine di Phobos

I calcoli mostrano anche che l'antenato comune di Phobos e Deimos era più lontano da Marte di quanto lo sia oggi Phobos. Mentre il piccolo Deimos è rimasto più o meno dove si è formato, il più grande Phobos si sta avvicinando a Marte a causa delle forze di marea - un processo che continua, come spiegano i ricercatori. Le simulazioni al computer mostrano anche il futuro sviluppo dell'orbita della luna. Di conseguenza, Deimos si sta allontanando da Marte molto lentamente, proprio come la nostra luna si sta lentamente allontanando dalla Terra. Phobos, invece, si schianterà contro il pianeta rosso in meno di 40 milioni di anni o sarà dilaniato dalle forze gravitazionali mentre si avvicina a Marte.

Nota: questo articolo è stato corretto per riflettere il contributo dell'U.S. Naval Observatory. Inoltre, la data di lancio della sonda giapponese per esplorare Phobos è stata modificata dal 2025 al 2024. (23 febbraio 2021 alle 16:40 CET)