Fobos e Deimos: le lune di Marte sono ancora un grattacapo

Christopher Edwards, assistente professore alla Northern Arizona University, ha rielaborato alcune immagini di Fobos scattate dalla sonda Mars Odyssey, che orbita attorno al Pianeta Rosso da oltre 18 anni,
La ricerca, svolta in collaborazione con il Jet Propulsion Lab (JPL) della NASA, ha preso in esame le foto scattate con il Thermal Emission Imaging System (THEMIS) a bordo dell'orbiter, nell'ambito di una campagna osservativa mirata a monitorare le variazioni termiche superficiali della luna durante le varie fasi.

La prima è stata ripresa il 9 dicembre 2019 e mostra una temperatura massima di 27 gradi Celsius.
La seconda risale al 25 febbraio 2020 mentre la luna era in eclissi, cioè all'ombra di Marte. Durante questo evento sono state misurate le temperature più fredde mai rilevate sul satellite marziano, pari a -123 gradi Celsius.
L'ultima è stata scattata il 27 marzo 2020 mentre la luna usciva da un'eclissi.
Tutti i frame sono stati ripresi da una distanza di circa 6.000 chilometri.

Le fasi di Fobos catturate da THEMIS a bordo di Mars Odyssey
Crediti: NASA/JPL-Caltech/ASU/NAU

 "Lo strumento THEMIS è progettato per esaminare la composizione e le proprietà fisiche della superficie di Marte in varie condizioni, utilizzando le sue telecamere nelle lunghezze d'onda del visibile e dell'infrarosso", ha spiegato Edwards.
Dalle nuove immagini, ha detto, "si nota che la superficie di Fobos è relativamente uniforme e costituita da materiali a grana molto fine. Queste osservazioni stanno anche aiutando a caratterizzare la sua composizione, che sembra essere principalmente basaltica. Le osservazioni future forniranno un quadro più completo degli estremi di temperatura sulla superficie della luna".

Il team ora spera di approfondire le osservazioni ed ha proposto di far compiere a Mars Odyssey una grande manovra orbitale nella prossima missione estesa di due anni. Questa richiederà di ruotare la sonda di 180 gradi, in una geometria in cui non si pensava mai di operare.
"Per quanto riguarda Fobos le sue origini sono enigmatiche. L'orbita in cui si trova non è molto stabile e alcuni scienziati hanno proposto che la luna sia stata distrutta e riformata più volte a causa della sua posizione orbitale. Si è anche scoperto che l'esatta geometria orbitale rende difficile la cattura, quindi alcuni hanno ipotizzato che sia un derivato di Marte. Ma non è nemmeno chiaro come sia successo! Forse con un grande impatto meteorico che ha espulso materiale nell'orbita e il materiale raggruppato ha formato Fobos. Ecco perché stiamo cercando di studiare le proprietà fisiche della superficie, perché potrebbero aiutare a identificare i luoghi in cui possiamo vedere la composizione primaria e non solo la polvere a grana fine che la ricopre".

Edwards ha aggiunto: "JAXA, l'agenzia spaziale giapponese, sta inviando un'intera missione per indagare su Fobos e Diemos (l'altra luna di Marte) chiamata Martian Moons eXploration (MMX), quindi stiamo fornendo a quella missione buoni dati di partenza".

In un altro studio, gli scienziati del SETI Institute e della Purdue University hanno scoperto che l'unico modo per produrre l'orbita insolitamente inclinata di Deimos è che Marte abbia avuto un anello miliardi di anni fa.
Per molto tempo, gli scienziati hanno creduto che le due lune di Marte, scoperte nel 1877, fossero state catturate come asteroidi. Tuttavia, dato che le loro orbite sono quasi sullo stesso piano dell'equatore marziano, devono essersi formate contemporaneamente al pianeta. Ma l'orbita della luna più piccola e distante, Deimos, è inclinata di due gradi.
"Il fatto che l'orbita di Deimos non sia esattamente in linea con l'equatore di Marte era considerato irrilevante e nessuno si preoccupava di trovare una spiegazione", ha affermato l'autore principale del documento, Matija Ćuk, ricercatrice presso l'Istituto SETI. "Ma quando abbiamo avuto una nuova grande idea e l'abbiamo guardata con nuovi occhi, l'inclinazione orbitale di Deimos ha rivelato il suo grande segreto".

Tutto è nato da un'intuizione del 2017, proposta dal co-autore Ćuk, David Minton, professore alla Purdue University e dal suo allora allievo Andrew Hesselbrock.
Hesselbrock e Minton hanno notato che la luna più interna di Marte, Fobos, sta perdendo quota, sopraffatta dall'attrazione gravitazionale del pianeta. Presto, in termini astronomici, l'orbita di Fobos scenderà troppo in basso e la gravità di Marte la sgretolerà fino a creare un anello attorno al globo. In miliardi di anni, generazioni di lune marziane sarebbero andate distrutte e trasformate in anelli prima di formarsi di nuovo, ripetendo il ciclo.
In questo scenario, una piccola luna neonata (Deimos) si allontanerebbe dall'anello e da Marte, cioè andrebbe nella direzione opposta rispetto a Fobos che, invece, è attratta dal pianeta. Deimos, sarebbe, quindi entrata in risonanza orbitale con Fobos, con un periodo orbitale pari a tre volte quello dell'altra luna.
Secondo i ricercatori, dopo la formazione di Deimos, circa 3 miliardi di anni fa, sono seguiti altri due cicli di anelli e lune che hanno coinvolto i progenitori di Fobos. L'ultimo, risalente a circa 200 milioni di anni fa, avrebbe formato il Fobos che conosciamo.

Tutte queste teorie potranno essere smentite o confermate dalla prossima missione della JAXA, che partirà nel 2024 e raccoglierà dei campioni dalla superficie dei satelliti marziani da riportare sulla Terra.