Las desaparecidas lunas de Barsoom

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’.

La desaparecida Gran Luna de Marte (LabEx UnivEarthS).
La desaparecida Gran Luna de Marte (LabEx UnivEarthS).

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.

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El supuesto impacto del protoplaneta contra Marte que dio lugar a la cuenca Borealis (Université Paris Diderot / Labex UnivEarthS).

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 Geoscience por 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 20 300 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.

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Posible aspecto de los anillos que tendrá Marte —un poco exagerados— dentro de 40 millones de años cuando Fobos se desintegre (http://news.berkeley.edu/).
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Situación actual de Fobos y Deimos y la localización del límite de Roche y la órbita areosíncrona (Nature Geoscience).

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, entro 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.

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Proceso de formación de las lunas de Marte a partir del gran impacto de Borealis, con la Gran Luna Marciana (Labex UnivEarthS).
(Labex UnivEarthS).
Una o varias lunas marcianas de gran tamaño ya desaparecidas habrían favorecido la formación de Fobos y Deimos en resonancias gravitatorias lejos de Marte (Labex UnivEarthS).

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

29 Comentarios

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Gabriel DomínguezGabriel Domínguez

Sí que es atractiva esta nueva hipótesis!! La pregunta que me suscita es: ¿dónde podría estar ahora esa gran luna marciana? ¿formando parte del cinturón de asteroides? ¿capturada por alguno de los planetas exteriores? ¿perdida en los confines del Sistema Solar o tragada por el Sol?

Paul BarbadewPaul Barbadew

Hola,
La luna habría desaparecido arrastrada contra el planeta, como dice Dani:

“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.”

javierjavier

Hace años que me gusta leerte, pero en especial ultimamente te estas saliendo tanto en cantidad como en calidad, no me imagino el gran trabajo que te debe suponer, por otro lado me ha encantado la referencia al autor de la novela de Jhon Carter, cuando he leido las primeras lineas era lo primero que me habia venido a la mente (supongo no sere el unico), aun se hacen mas interesantes los articulos cuando estan relacionados con algo conocido como un libro o pelicula, un saludo y enhorabuena por este blog cientifico tan facil de leer para todo el mundo.

Santiago BaleaSantiago Balea

Ola, si, para explicar estos misterios siempre nos moveremos por los inseguros terrenos de las teorías pero, leido el artículo, ésta parece plausible y es que Marte ocupa un lugar muy interesante en el Sistema Solar con esa “frontera” posterior que marca el cinturón de asteroides. Y, ya que hablamos del planeta rojo me pregunto cómo le irá a Curiosity, es de suponer que sigue “vivo” y reportando información valiosa…

Santiago BaleaSantiago Balea

Gracias Martí, sólo sigo este blog para temas de actualidad del espacio que hay muchos quehaceres terrenales diariamente que reclamán dedicación y tiempo, me vino a la mente Curiosity y ya ves, esperemos vuelva al trabajo pronto…

No estaría de más un artículo aquí que recopilara el estado actual de las diferentes misiones vigentes en Marte ahora mismo empezando por Curiosity y sus descubrimientos sobre el terreno.

Saúdos.

TxemaryTxemary

Thuria eh… También (si le quitas la H) es el nombre de un río cuyo cauce ha cambiado, todo cuadra!

pochimaxpochimax

¿esto significa que dentro de unos milloncejos de años no podríamos viajar a Marte? ¿Habrá que ir pensando en cómo alejar Fobos de su planeta para no perjudicar los viajes Tierra-Marte?

Stewie GriffinStewie Griffin

¿No será areo- en vez de aero-? Por lo de Ares, imagino. Da la impresión de que el p*** corrector automático ha hecho de las suyas.
Gabriel, creo que la luna se desintegró y eventualmente los restos fueron cayendo de nuevo sobre Marte, por tanto tendrá que haber un patrón de cráteres ecuatorial (nada espectacular porque no habrá habido ningún fragmento enorme).
Las rotaciones de Júpitdr y Saturno son muy similares, creo que las teorías de consenso no tienen un modelo claro para esto. Pero todas estas colisiones tienen la capacidad de alterar drásticamente los momentos. Lógicamete un pedrusco de poca masa como Marte tiene más fácil ser afectado que planetas de mucha mayor masa.

Stewie GriffinStewie Griffin

Por cierto, para la luna yo propongo Laputa. La de Swift xD. A fin de cuentas Jonathan acertó el número de lunas, y el nombre queda muy expletivo.

PelauPelau

¿Y algún nombre extraído de la novela Somnium de Johannes Kepler? Después de todo, él fue el primero en acertar el número de lunas marcianas.

Ahora que, si la intención es que los hispanoparlantes tengamos nuestro “Uranus”… pues no cabe duda que “Laputa” queda muy expletivo, sí señor :)

Paul BarbadewPaul Barbadew

Gracias por el artículo, Dani. Llevo un par de días oyendo hablar de esto y por fin lo veo todo bien resumido.

Tengo dos preguntas relaciona: si Marte, efectivamente, sufrió este impacto, si La Tierra tuvo otro parecido contra Theia…

¿La rotación retrógrada de Venus puede ser debida a un impacto similar?

¿Es razonable pensar que hubo más protoplanetas en el Sistema Solar interior que hayan desaparecido por brutales impactos del mismo tipo que los de Marte y La Tierra? ¿Habría forma de saber eso?

Saludos

Stewie GriffinStewie Griffin

Podría. De hecho durante mucho tiempo se tiró de ese calzador. Pero lo que vamos viendo es que las cosas casi nunca se deben a una única causa y son enormemente complejas (y contingentes). Hay algo muy pertubador respecto a Venus, y es que en su momento de máxima aproximación a la Tierra siempre muestra (aprox.) la misma cara, algo que se sabe desde hace tiempo cuando se comenzó a cartografiar la superficie con señales radar desde la Tierra. No hay resonancia conocida capaz de explicar esto, y es que es mucha casualidad (aunque casualidades hay muchas: que el disco aparente de la Luna tenga aprox. el mismo diámetro que el del Sol justo en este momento de la historia del Sistema, pero esto no tiene mucho que ver con lo otro).

La teoría clásica de planetesimales siempre dijo eso. Los planetas, todos ellos, son sólo una fracción de la masa inicial del disco protoplanetario. No sabemos exactamente cuál es el destino de toda esa masa “sobrante”, ni en qué forma vuelve al espacio que la hizo nacer.

Por ahora, ni hay forma de saberlo ni se nos ocurre. Si ni siquiera sabemos cómo es nuestro Sistema Solar.

Hilario GómezHilario Gómez

Interesantísimo artículo de Daniel, como siempre.

Ya lo había leído en otro medio, pero claro, aquí la información está a otro nivel.

Y hablando de informaciones y de medios, no os perdáis el vídeo de cómo se presentó en una emisora de noticias peruana la llegada de la Juno a Júpiter:

“Periodistas de la televisión peruana creen que la sonda que ha llegado a Júpiter es tripulada”
http://www.elmundo.es/f5/2016/07/06/...8b466c.html

Pongo ese periódico pero está en casi todos. Pero es que se han tomado la molestia de poner la transcripción del vídeo. ¡Es genial! La chica se viene arriba y poco menos que propone que le den medallas a los “heroicos astronautas”. Eso sí, su compañero necesita que alguien le explique algo sobre los años-luz y la teoría de la relatividad…

Rengel

De hecho en youtube el mismo dia miles de personas tambien cometieron ese erroe, incluso antes que los periodistas peruanos, colocando videos con titulos como “hombres en Jupiter” “astronauts in Jupiter”o comentarios donde preguntan de que tamaño era esa nave para llevar a los 3 astronautas o que la NASA miente al no dar imagenes como las que hacen de los astronautas en la ISS. En mi propio canal he tenido que revisar muchos cometarios de usuarios caen en ese error.

carlos pazcarlos paz

Barsoom es un planeta ficticio donde ocurren los sucesos de la «serie marciana», la segunda serie más extensa y famosa de Edgar Rice Burroughs, me llevan a recomendar una peli de ciencia ficción de este año 2016, “Approaching the Unknown”, que aunque no tiene casi efectos especiales, tiene algo muy especial….

U-95U-95

Es una teoría muy interesante. El problema es el que ya han comentado antes: los restos de esa luna habrían dejado una serie de cráteres bien marcados en el ecuador marciano u otras huellas bien visibles, a menos que todo hubiera ocurrido pronto en la historia marciana y tales huellas hubieran sido borradas por el tiempo.

JuliánJulián

De acuerdo a esta propuesta, ¿qué tamaño habría tenido esa gran luna de marte? ¿Se vería desde la superficie de marte más grande o más chica que la luna vista desde la tierra?

Miguel EspinosaMiguel Espinosa

Wow, así que Marte pudo haber tenido hasta 6 lunas antes de que la pérdida de su anillo las hiciera caer.

Hace varios años vi un documental en el que se indicaba que efectivamente, Marte cuenta con aproximadamente 200 cráteres oblongos cercanos al ecuador, los cuales habrían sido causados por lunas pequeñas que golpearon al planeta en ángulos muy agudos.

Especulaban con la existencia de unas 200 lunas formadas por un impacto, aunque no recuerdo que especificaran que el impacto causara la cuenca borealis.

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