El gran impacto que formó las lunas de Marte

Desde que en 1971 la sonda estadounidense Mariner 9 fotografió en detalle las lunas de Marte la hipótesis de que estos cuerpos son asteroides capturados ha sido la más aceptada. Tanto Fobos como Deimos poseen formas irregulares propias de asteroides y su espectro coincide con los cuerpos de tipo D, asteroides oscuros ricos en sustancias orgánicas y volátiles que probablemente proceden del cinturón de Kuiper.

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El cráter Stickney de Fobos visto por la MRO (NASA).

Pero esta hipótesis tiene varios problemas. Por un lado, las sondas Mars Global Surveyor de la NASA y la Mars Express de la ESA descubrieron hace años que el espectro infrarrojo de los satélites marcianos no se corresponde exactamente con los materiales orgánicos de los asteroides carbonáceos. La Mars Express descubrió que la densidad de Fobos es increíblemente baja para ser un asteroide (1,87 gramos por centímetro cúbico) y su porosidad (25-35%) es inusualmente elevada. Un asteroide tan poroso y poco denso no habría sobrevivido la captura gravitatoria por parte de Marte. Además, Fobos posee materiales similares a los que podemos encontrar en la superficie marciana.

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Fobos y Deimos (NASA).

Por estos motivos en los años 90 surgió otra hipótesis que con el tiempo ha cobrado fuerza. Fobos y Deimos no serían dos asteroides capturados independientemente, sino que se habrían formado a partir de los restos de un cuerpo primigenio. La incógnita reside en averiguar qué proceso y qué tipo de cuerpo fue el causante de los satélites de Marte. La hipótesis más simple es atribuir el origen de Fobos y Deimos a un asteroide de tipo D capturado por Marte que se fragmentó completamente durante la captura gravitatoria. Fobos y Deimos se formarían después a partir del disco de acreción resultante, lo que permitiría aclarar por qué el plano orbital de Fobos y Deimos es similar.

Sin embargo, esta hipótesis no logra explicar la baja excentricidad de las órbitas de ambas lunas, que son casi circulares, lo que añadido a las pruebas circunstanciales antes comentadas ha provocado que una teoría alternativa haya cobrado fuerza en los últimos años según la cual Fobos y Deimos serían el resultado de un gran impacto contra la superficie de Marte. Ahora bien, si las lunas se formaron en un gigantesco choque, ¿dónde estaría la cuenca de impacto responsable? El mejor candidato es la cuenca de Vastitas Borealis, de 10 600 x 8 500 kilómetros. Esta planicie que ocupa casi todo el hemisferio norte del planeta rojo es la principal causante de la llamada dicotomía marciana, o lo que es lo mismo, la dramática diferencia de altura media entre los hemisferios norte y sur del planeta. No está nada claro que Vastitas Borealis se haya formado mediante un impacto gigante y, de hecho, muchos investigadores siguen abogando por procesos endógenos para explicar su creación. Pero lo cierto es que recientemente la teoría del impacto se ha abierto paso de forma inexorable.

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Simulación del impacto que creó Vastitas Borealis y el material resultante de la colisión. Los puntos azules corresponden a Marte, los rojos serían los correspondientes al disco de acreción y las negras serían las eyectadas del sistema (R. Citron et al.).
Vastitas Borealis, la gran planicie del hemisferio norte marciano (NASA).
Vastitas Borealis, la gran planicie del hemisferio norte marciano (NASA).

El choque habría sido brutal. Un protoplaneta o asteroide gigante con una masa aproximadamente igual al 2,5% de la de Marte chocó en algún momento del periodo que va desde la formación del planeta hasta hace 3300 millones de años. Este protoplaneta habría tenido una masa superior a la de Ceres (que tiene unos 10^21 kg) y el choque cambiaría para siempre la faz del planeta rojo. Puede que incluso le otorgase al planeta el rápido periodo de rotación que tiene hoy en día (proporcionalmente al tamaño de Marte), lo que explicaría el exceso de momento angular del sistema.

La cantidad de materia eyectada por este suceso habría sido espectacular y una gran parte (entre 10^18 y 10^19 kg) habría quedado en órbita, más que suficiente para explicar no solo la formación de Fobos y Deimos (con una masa de 1,07 x 10^16 kg y 1,48 x 10^15 kg respectivamente), sino también la de numerosos satélites menores ya desaparecidos. Un gran número de estas antiguas lunas habrían chocado contra Marte, dejando tras de sí una numerosa población de cráteres oblicuos en la superficie. El disco de acreción contendría entre el 1% y el 4% de la masa del objeto que chocó con Marte.

Naturalmente, la hipótesis del impacto es por ahora solo eso, una bonita conjetura. Incluso si ambas lunas se formaron tras el choque de un asteroide, no está claro que la cuenca de impacto de Borealis -si es que realmente es una cuenca de impacto- sea la culpable. Otras candidatas serían la cuenca de Elysium o la de Daedalia. Pero en cualquier caso se trata de una teoría muy atractiva: la creación de los dos satélites de Marte estaría ligada al mayor impacto de la historia del planeta rojo, curiosamente al igual que la Luna y la Tierra. Una casualidad que no deja de ser bastante poética.

Referencias:

R. Citron et al., Formation of Phobos and Deimos via a giant impact, ArXiV, 19 marzo 2015.

26 Comentarios

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Nahúm Méndez Chazarra

La verdad es que es una idea francamente interesante, pero habrá que esperar a ver si somos capaces primero de descifrar cual es el verdadero origen de la dicotomía. Desgraciadamente esta tiene los bordes tan retocados por la erosión y otros procesos que lo hacen muy complicado. Necesitaremos estudios más en profundidad desde la superficie para poder investigar esta teoría: sísmica, radares, datación, etc… O, quizás más fácil traer una muestra de las lunas… lo que antes sea.

joão paulo ruizjoão paulo ruiz

traer un muestra de Fobos y Deimos es lo mismo que una muestra del Marte primitivo!

TxemaryTxemary

Admítelo Dani, esta entrada está pensada poara promover la misión Merlin 😉

joão paulo ruizjoão paulo ruiz

los mares deben haberse formado casi al mismo tiempo …
probablemente el cuerpo primigenio tenía una gran cantidad de agua.
igual a la Luna de la Tierra

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Pues a mí me cuesta imaginar un impacto ‘gigante’ del que solo quedan orbitando 2 diminutos cuerpos cuyas masas sumadas no llegan a 2 cienmillonésimas partes de la marciana (la masa de la Luna es una centésima parte de la terrestre): ¿dónde fue a parar el resto del material eyectado en el hipotético impacto gigante? ¿No podría ser, simplemente, que los satélites marcianos son asteroides capturados y RECUBIERTOS de material de origen marciano eyectado por múltiples impactos más pequeños?

AlfonAlfon

Pues tienes muy poca imaginación ^^ todos los cuerpos del sistema solar se han formado a base de impactos, es de lo más normalico.
En cuanto a la masa resultante, bueno, depende del tamaño del protoplaneta y del ángulo de impacto, en el caso de la Luna el impactador era del tamaño de Marte…
Si fueran asteroides capturados ¿Cómo se explican las órbitas circulares?

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

No, si impactos grandes y pequeños sé que los hubo -y que los siguirá habiendo- y puedo imaginarlos. Yo me refería a la diferencia entre la masa/energía implicada en un impacto ‘gigante’ -por muy tangencial que fuera- y el resultado observado -y me refiero a las lunas que supuestamente se originaron-, que me parece minúsculo. Pero, bueno, si los astrofísicos necesitan una simulación con complejas ecuaciones en potentes computadoras es que no es tan fácil de imaginar, ¿no?

AlfonAlfon

Para que haya estudios y simulaciones primero alguno se lo tiene que haber imaginado ¬¬
No sé por qué te parece minúsculo el resultado, no te puedo hacer una estimación clara porque no conozco todos los datos, pero ten en cuenta que influye muchísimo el ángulo y velocidad de impacto y la composición del impactador.
Dependiendo de estos factores, Marte bien podría haber capturado el resto de escombros.

Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Alfon, seguramente me faltan conocimientos, más que imaginación… Cuando alguien menciona ‘impacto gigante’ me hace pensar en el que dio origen a la Luna, y la diferencia entre las masas relativas de la Luna y de Phobos y Deimos con respecto a sus respectivos planetas me ‘choca’… Me gustaría que alguien me explicara -aunque fuera sin números- el por qué de esa diferencia, si estamos tratando de impactos GIGANTES… ¿O hay impactos gigantes que no dejan restos igualmente gigantes?

AlfonAlfon

Todo depende de tu concepto de gigante, si una cuenca de 10 600 x 8 500 Km no te parece gigante ya es cosa tuya ^^.
Si revisas los datos de Daniel sobre la cantidad de masa que quedó en órbita cuadra perfectamente…
Si crees que la masa que queda en órbita es muy pequeña, me remito a los factores que te dije antes.

CharlieCharlie

Súmale que la velocidad de escape de Marte es mucho más pequeña que la de la Tierra. En igualdad de condiciones de impacto el disco de acreción es mucho menos masivo en Marte que en la Tierra. Haciendo números rápidos la verdad es que la cuenta sale, definitivamente no es tan difícil de imagnar la situación.

Carlos

Un sistema solar, el nuestro, en el que durante millones de años no sucede “nada” (en apariciencia) y cuyos hechos puntuales son auténticas catástrofes estelares…

podi-.

Santiago BaleaSantiago Balea

Ola, tanto Marte como Venus piden a gritos nuestra atención. Son nuestros vecinos planetarios más próximos y volcar recursos en ellos es, pienso, avanzar en el conocimiento de la hermosa carambola de nuestro propio planeta.

AlbertAlbert

En el post hay un pequeño gazapo numérico, la masa de Ceres es 9,43E20 kg, por lo que está más cerca de 10^21 kg que de 10^19 kg
Por otro lado la masa de Marte es de 6,42E23 kg. Por lo tanto si la masa del protoplaneta que impactó con Marte era el 2,5% de la masa de éste, su masa era de 1,6E22 kg, es decir como unas 20 veces la masa de Ceres, (no superior a 100 veces la masa de Ceres como dice el texto)

AstroBoyAstroBoy

Yo, despues de leer esto: La Mars Express descubrió que la densidad de Fobos es increíblemente baja para ser un asteroide (1,87 gramos por centímetro cúbico) y su porosidad (25-35%) es inusualmente elevada. Un asteroide tan poroso y poco denso no habría sobrevivido la captura gravitatoria por parte de Marte. Además, Fobos posee materiales similares a los que podemos encontrar en la superficie marciana.

Automaticamente he pensado en la posibilidad de los impactos nose si es que tengo mucha imaginacion o unos conocimientos básicos bien sentados… obviamente lo mio sí que sólo es una hipotesis pues no tengo ni se manejar tales cantidades de datos y referencias. Pero ya he imaginado que despues de saltar todo tipo de escombros de marte, producirse el disco de acrecion e irse asentandose poco a poco los escombros me podia imaginar un tipo asi de superficie tipo porosa puesto que igual no hay una gravedad tan grande para que se compacte todo lo suficiente.
Sólo he comentado porque me ha sorprendido que nadie hubiese caido antes en esa hipotesis (igual por falta de datos) y que yo haya caído tan rápido en ella siendo un tipo humilde que no tiene estudios de nada, pero claro sin pruebas ni datos ya puedes decir lo que quieras que no vale nada.

AlfonAlfon

Yo también pensé lo mismo… ¡Si es que es hasta naranja! No vas por ahí encontrándote asteroides naranjas ¬¬
La porosidad, como dices, indica que se formó por acreción y deja dos opciones, un gran impacto, o la captura gravitatoria de un cuerpo mayor que quedase destruido por las fuerzas.
Me parece una hipótesis correcta.

CharlieCharlie

Evidentemente eso fue lo que pensaron los investigadores nada más conocer el dato sobre la densidad de Fobos. Pero en ciencia las hipóteses hay que probarlas, no hablamos de filosofía.

Pedro

Hum, una hipótesis ciertamente interesante. Aunque a mi me chirría un poco que se formaran a partir de un gran impacto en el polo norte marciano porque el disco de restos resultante hubiera salido con una órbita polar. En fin, a ver si a alguien se le ocurre enviar una misión a Fobos y Deimos para sacarnos de dudas.

CharlieCharlie

Supongo que primero se formarían anillos de escombros en torno al ecuador y después vendría la acreción gravitatoria. De todas maneras nadie asegura que la cuenca de impacto sea necesariamente Borealis.

fobos9fobos9

Pues no sé porque se preocupan tanto por el origen de Fobos si todos sabemos que será destruido en la revolución del 2061 contra las TransNac 😉

Stewie GriffinStewie Griffin

Pues me sorprende que nadie haga el 2+2. Tenemos un planeta que era hospitalario para la vida y en algún momento en torno al 2º eón se va al pedo. Y ahora tenemos un bonito escenario donde un Ceres descolocado le pega una Oblea Máxima y le deja en órbita unas bombas de relojería que van cayendo a la superficie cada pocos (sí, hay pequeños problemas de cronología, nada insuperable en realidad).

Está claro que el clima marciano tuvo que resentirse un poquillo. A ver si la atmósfera se fue a cagar por esto, y no por erosiones del viento solar.

Esto de ser pequeño, estar mal colocado, y encima no tener un sistema con luna masiva que desplace el baricentro es un mal rollo para invertir.

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