Marte tuvo anillos en el pasado y los volverá a tener en el futuro: investigación del SETI y la Universidad Purdue

Ilustración planeta con anillos (Imagen de Prettysleepy en Pixabay.com)

Los científicos del Instituto SETI y la Universidad de Purdue han descubierto que la única forma de producir la órbita inusualmente inclinada de la luna marciana Deimos es que Marte haya tenido un anillo hace miles de millones de años. 

Mientras que algunos de los planetas más masivos de nuestro sistema solar tienen anillos gigantes y numerosas lunas grandes, Marte solo tiene dos lunas pequeñas y deformadas, Phobos y Deimos. Aunque estas lunas son pequeñas, sus órbitas son muy curiosas y esconden importantes secretos sobre el pasado del Planeta Rojo.

Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que las dos lunas de Marte, descubiertas en 1877, eran asteroides capturados. Sin embargo, dado que sus órbitas están casi en el mismo plano que el ecuador de Marte, las lunas deben haberse formado al mismo tiempo que Marte. Pero la órbita de la luna más pequeña y distante, Deimos, está inclinada dos grados.

"El hecho de que la órbita de Deimos no esté exactamente en el plano con el ecuador de Marte no se consideró importante, y a nadie le importó tratar de explicarlo", dice la autora principal Matija Ćuk , científica investigadora del Instituto SETI. "Pero una vez que tuvimos una gran idea nueva y la miramos con nuevos ojos, la inclinación orbital de Deimos reveló su gran secreto".

Esta nueva idea significativa fue presentada en 2017 por el coautor de Ćuk, David Minton, profesor de la Universidad de Purdue (Indiana, Estados Unidos) y su entonces estudiante graduado Andrew Hesselbrock. Hesselbrock y Minton notaron que la luna interior de Marte, Phobos, está perdiendo altura a medida que su pequeña gravedad está interactuando con el planeta rojo. Pronto, en términos astronómicos, la órbita de Phobos caerá demasiado bajo, y la gravedad de Marte lo romperá, y sus restos formarán un nuevo anillo alrededor del planeta. Hesselbrock y Minton propusieron que durante miles de millones de años, generaciones de lunas marcianas fueron destruidas de una forma similar, algunos fragmentos se precipitarían hacia el planeta, pero numerosos restos y polvo se quedarían en órbita formando un anillo. Con el tiempo el material del anillo daría lugar a una luna nueva y más pequeña que el anterior y se volvería a repetir el ciclo.

Esta teoría cíclica de la "luna marciana - anillo" tiene un elemento crucial que hace posible la inclinación de Deimos: una luna recién nacida se alejaría del anillo y de Marte. Que está en la dirección opuesta a la espiral interna que experimenta Phobos debido a las interacciones gravitacionales con Marte. Una luna que migra hacia afuera, justo afuera de los anillos, puede encontrar una llamada resonancia orbital, en la cual el período orbital de Deimos es tres veces mayor que el de la otra luna.

Estas resonancias orbitales son exigentes pero predecibles sobre la dirección en la que se cruzan. Podemos decir que solo una luna que se mueve hacia afuera podría haber afectado fuertemente a Deimos, lo que significa que Marte debe haber tenido un anillo que empuja la luna interior hacia afuera. Ćuk y sus colaboradores deducen que esta luna pudo haber sido 20 veces más masiva que Phobos, y pudo haber sido su "abuelo" existente hace poco más de 3 mil millones de años, seguido de dos ciclos más de anillo-luna, siendo la última luna Phobos .  

Esta visión de una modesta inclinación de la humilde órbita de la luna tiene algunas consecuencias significativas para nuestra comprensión de Marte y sus lunas. El descubrimiento de la resonancia orbital pasada casi confirma la teoría cíclica de la luna-anillo para Marte. Implica que durante gran parte de su historia, Marte poseía un anillo prominente. Mientras que Deimos tiene miles de millones de años, Ćuk y sus colaboradores creen que Phobos es joven a medida que avanzan los objetos astronómicos, formándose tal vez hace solo 200 millones de años, justo en la era de los dinosaurios.

Estas teorías pueden ser sometidas a algunas pruebas serias en unos pocos años, ya que la agencia espacial japonesa JAXA planea enviar una nave espacial a Phobos en 2024, que recolectaría muestras de la superficie de la luna y las devolvería a la Tierra. Ćuk tiene la esperanza de que esto nos dará respuestas firmes sobre el oscuro pasado de las lunas marcianas: "Hago cálculos teóricos para ganarse la vida, y son buenos, pero hacer que se prueben en el mundo real de vez en cuando es aún mejor".

Esta investigación se presenta en la 236ª Reunión de la Sociedad Astronómica Americana, celebrada virtualmente del 1 al 3 de junio de 2020, y es aceptada para su publicación en Astrophysical Journal Letters.

Fuente: Nota de prensa del SETI