In un nuovo studio, gli scienziati suggeriscono che un impatto con un gigantesco oggetto ghiacciato potrebbe spiegare le dimensioni e le orbite delle lune di Marte, Phobos e Deimos.
Quattro miliardi di anni fa un corpo celeste grande circa un terzo della Terra si è schiantato contro il nostro pianeta: dal materiale espulso nella tremenda collisione si è formata poi la Luna.
Ora gli astronomi ritengono che qualcosa di simile sia successo anche a Marte. L’origine delle due enigmatiche sue lune, Phobos e Deimos, è infatti un mistero.
Le loro forme irregolari, le superfici scure e le orbite peculiari hanno alimentato due teorie principali: potrebbero essere asteroidi che si sono avvicinati troppo a Marte e sono stati catturati.
O forse le lune si sono invece fuse dai detriti lanciati in orbita dopo che un gigantesco impattatore ha colpito il Pianeta Rosso.
Una nuova ricerca presentata alla Lunar and Planetary Science Conference di The Woodlands, in Texas, aggiunge un tocco interessante a quest’ultima idea, suggerendo che l’impattatore fosse fatto principalmente di ghiaccio d’acqua.
L’idea, presentata da Courteney Monchinski (Tokyo Institute of Technology, Giappone), elimina alcuni dei problemi che hanno afflitto lo scenario dell’impatto gigantesco.
Phobos e Deimos sono tra gli oggetti più scuri del sistema solare.
Le loro firme spettrali non hanno caratteristiche chiare, quindi la loro composizione superficiale non è nota.
Tuttavia, sembrano essere porosi, cavi o pieni di acqua ghiacciata.
Queste caratteristiche, insieme alle loro forme irregolari, hanno portato alcuni scienziati a pensare che potrebbero essere asteroidi catturati.
Tuttavia, quell’aspetto potrebbe anche indicare che sono stati bombardati da micrometeoriti fino a quando le loro caratteristiche spettrali sono divenute simili a quelle degli asteroidi.
Un flyby di Deimos da parte della navicella spaziale Emirates Mars Mission all’inizio del 2023 supporta questa idea.
Inoltre, le orbite delle lune sfidano il tipico scenario di cattura.
Gli asteroidi catturati di solito hanno orbite di forma ovale (ellittica) e orientate in modo casuale, ma quelle di Phobos e Deimos hanno percorsi circolari direttamente sopra l’equatore di Marte.
Queste osservazioni supportano invece uno scenario di impatto gigantesco.
Ma questo scenario ha alcuni problemi propri.
Le simulazioni che cercano di ricreare la formazione delle lune per impatto lanciano troppo materiale in orbita, risultando in un disco di detriti eccessivamente massiccio intorno al pianeta.
In questi modelli, le lune si fondono da questo disco, ma c’è abbastanza materiale per produrre almeno una luna più grande all’interno dell’attuale orbita di Phobos che alla fine si rompe in pezzi.
In alcuni modelli, Phobos si riunisce da questo disco di detriti secondario.
Un altro problema è che un impatto roccioso si tradurrebbe in un disco di detriti caldi, le cui alte temperature altererebbero o distruggerebbero qualsiasi materiale primitivo, compresi i basalti.
Per evitare questi problemi, Monchinski e collaboratori propongono uno scenario in cui un impattatore ghiacciato ha una massa pari a circa il 3% di quella di Marte, composta da almeno il 30% e fino al 70% di ghiaccio d’acqua.
Qualsiasi impattatore ghiacciato avrebbe messo molta meno roccia nello spazio, aprendo la possibilità di formare Phobos e Deimos direttamente dall’impatto, senza dover invocare una luna più grande perduta da tempo che si è formata per prima.
Un impattatore ghiacciato provoca anche una temperatura più bassa nel disco, poiché la vaporizzazione di tali grandi quantità di acqua assorbe molta energia.
Di conseguenza, la composizione della roccia che entra in orbita è meglio conservata.
“Il punto più interessante di questi risultati è che hanno mostrato la possibilità, con questa bassa temperatura nel disco, di preservare parte della composizione condritica dell’impattore”, afferma Pascal Rosenblatt (Università di Nantes, Francia).
In un lavoro precedente, Rosenblatt e altri avevano proposto uno scenario simile, considerando un impattatore di rocce di circa un terzo delle dimensioni di Marte.
“Questo non era il caso dell’impattatore che avevamo modellato”, dice, aggiungendo che il nuovo modello “apre nuove prospettive”.
Una grande quantità di acqua nel disco altererebbe anche la composizione chimica delle rocce, dice Rosenblatt.
Ciò comporterebbe probabilmente la formazione di minerali idrati chiamati fillosilicati.
La sonda Mars Express dell’Agenzia Spaziale Europea ha già trovato indizi di tali rocce.
Il vapore acqueo potrebbe anche aver giocato un ruolo nella formazione di Deimos oltre l’orbita sincrona di Marte, dove gli oggetti orbitano attorno al pianeta alla stessa velocità di rotazione del suolo.
Oltre questa distanza, le maree fanno sì che le lune si allontanino lentamente dal pianeta.
L’interazione tra le particelle di polvere e il vapore acqueo potrebbe aver contribuito a diffondere il materiale del disco più verso l’esterno, consentendo a Deimos di formarsi nella sua posizione attuale.
Perché c’era un gigantesco corpo ghiacciato in rotta di collisione con Marte, tanto per cominciare?
I ricercatori pensano che tali corpi potrebbero essersi formati nel bordo esterno del sistema solare, oltre l’orbita di Saturno o Nettuno.
Quindi, le instabilità causate dai pianeti giganti potrebbero aver scagliato alcuni di questi corpi nel sistema solare interno.
Rosenblatt sottolinea anche che Marte primordiale probabilmente aveva acqua sulla sua superficie, quindi anche Marte potrebbe aver contribuito con parte della sua acqua nativa, richiedendo un corpo meno ghiacciato.
Per una misurazione definitiva bisognerà probabilmente attendere il lancio della missione Martian Moons Exploration (MMX) della Japanese Aerospace Exploration Agency nel 2026, che invierà un veicolo spaziale in orbita attorno a Phobos, atterrerà sulla Luna e ne riporterà un pezzo sulla Terra.
“Stiamo aspettando il campione”, dice Rosenblatt. “Sono abbastanza sicuro che scopriremo qualcosa di nuovo.”
Immagine: Université Paris Diderot / Labex UnivEarthS
