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Lunas de Marte

Imágenes en color mejoradas de Fobos (izquierda) y Deimos (derecha), tomadas por el Orbitador de Reconocimiento de Marte. Las dos lunas de Marte son Fobos y Deimos . [ 1 ] Tiene...

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Imágenes en color mejoradas de Fobos (izquierda) y Deimos (derecha), tomadas por el Orbitador de Reconocimiento de Marte.

Las dos lunas de Marte son Fobos y Deimos . [ 1 ] Tienen forma irregular. [ 2 ] Ambas fueron descubiertas por el astrónomo estadounidense Asaph Hall en agosto de 1877 [ 3 ] y reciben su nombre de los gemelos de la mitología griega Fobos (miedo y pánico) y Deimos (terror y pavor) que acompañaron a su padre Ares ( Marte en la mitología romana, de ahí el nombre del planeta) en la batalla.

Fobos pasando frente a Deimos, tal como lo observa en tiempo real el rover Curiosity en la superficie de Marte.

En comparación con la Luna de la Tierra , las lunas Fobos y Deimos son muy pequeñas. Fobos tiene un diámetro de 22,2 km (13,8 millas) y una masa de 1,08 × 10⁻³² kg.  16 kg, mientras que Deimos mide 12,6 km (7,8 millas) de ancho, con una masa de 1,5 × 1015 kg. Fobos orbita más cerca de Marte, con un semieje mayor de 9.377 km (5.827 millas) y un período orbital de 7,66 horas; mientras que Deimos orbita más lejos con un semieje mayor de 23.460 km (14.580 millas) y un período orbital de 30,35 horas.    

Han surgido dos hipótesis principales sobre el origen de las lunas: la primera sugiere que se originaron en Marte, quizás a partir de un gran impacto que , según se cree, creó la dicotomía marciana y la cuenca Borealis . La segunda sugiere que son asteroides capturados. Ambas hipótesis son compatibles con los datos actuales, aunque las próximas misiones de retorno de muestras podrían ayudar a determinar cuál es la correcta. [ 4 ]

Historia

Primeras especulaciones

La especulación sobre la existencia de las lunas de Marte comenzó con el descubrimiento de las lunas de Júpiter . Cuando Galileo Galilei (1564-1642), en un informe oculto sobre su observación de dos protuberancias en los lados de Saturno (que más tarde se descubrió que eran sus anillos), utilizó el anagrama smaismrmilmepoetaleumibunenugttauiras para Altissimum planetam tergeminum observavi ("He observado que el planeta más distante tiene forma triple"), Johannes Kepler (1571-1630) lo interpretó erróneamente como Salve umbistineum geminatum Martia proles (Hola, gemelos furiosos, hijos de Marte). [ 5 ]

Tal vez inspirado por Kepler (y citando la tercera ley del movimiento planetario de Kepler ), la sátira de Jonathan Swift , Los viajes de Gulliver (1726), hace referencia a dos lunas en la Parte 3, Capítulo 3 (el "Viaje a Laputa "), en el que se describe a los astrónomos de Laputa como descubridores de dos satélites de Marte que orbitan a distancias de 3 y 5 diámetros marcianos con períodos de 10 y 21,5 horas. Fobos y Deimos (ambos descubiertos en 1877, más de un siglo después de la novela de Swift) tienen distancias orbitales reales de 1,4 y 3,5 diámetros marcianos, y sus respectivos períodos orbitales son 7,66 y 30,35 horas. [ 6 ] [ 7 ] En el siglo XX, VG Perminov, diseñador de naves espaciales de las primeras naves espaciales soviéticas a Marte y Venus , especuló que Swift encontró y descifró registros que los marcianos dejaron en la Tierra. [ 8 ] Sin embargo, la opinión de la mayoría de los astrónomos es que Swift simplemente empleó un argumento común de la época: que, dado que los planetas interiores Venus y Mercurio no tenían satélites, la Tierra tenía uno y Júpiter cuatro (conocidos en ese momento), Marte, por analogía, debía tener dos. Además, como aún no se habían descubierto, se razonó que debían ser pequeños y estar cerca de Marte. Esto llevaría a Swift a realizar una estimación bastante precisa de sus distancias orbitales y períodos de revolución. Asimismo, Swift pudo haber recibido ayuda en sus cálculos de su amigo, el matemático John Arbuthnot . [ 9 ]

El cuento de Voltaire de 1752, " Micromégas ", sobre un visitante extraterrestre a la Tierra, también hace referencia a dos lunas de Marte. Es probable que Voltaire estuviera influenciado por Swift. [ 10 ] [ 11 ] En reconocimiento a estas referencias literarias, dos cráteres en Deimos se llaman Swift y Voltaire , [ 12 ] [ 13 ] mientras que en Fobos hay uno llamado regio , Laputa Regio , y otro llamado planitia , Lagado Planitia , ambos nombrados en honor a lugares de Los viajes de Gulliver (la ficticia Laputa , una isla flotante, y Lagado , capital imaginaria de la nación ficticia Balnibarbi ). [ 14 ] Muchos de los cráteres en Fobos también llevan el nombre de personajes de Los viajes de Gulliver . [ 15 ]

Descubrimiento

Asaph Hall III, descubridor de Fobos y Deimos.

Asaph Hall descubrió Deimos el 12 de agosto de 1877 alrededor de las 07:48 UTC y Fobos el 18 de agosto de 1877, en el Observatorio Naval de los Estados Unidos (el Antiguo Observatorio Naval en Foggy Bottom) en Washington, DC , alrededor de las 09:14 GMT (fuentes contemporáneas, utilizando la convención astronómica anterior a 1925 que comenzaba el día al mediodía, [ 16 ] dan la hora del descubrimiento como 11 de agosto 14:40 y 17 de agosto 16:06 hora media de Washington respectivamente). [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] En ese momento, estaba buscando deliberadamente lunas marcianas. Hall había visto previamente lo que parecía ser una luna marciana el 10 de agosto, pero debido al mal tiempo, no pudo identificarlas definitivamente hasta más tarde.

Hall registró su descubrimiento de Fobos en su cuaderno de la siguiente manera: [ 20 ]

Repetí el examen a primeras horas de la noche del 11 [de agosto de 1877] y nuevamente no encontré nada, pero al intentarlo unas horas más tarde, encontré un objeto tenue en el lado opuesto y un poco al norte del planeta. Apenas tuve tiempo de asegurar una observación de su posición cuando la niebla del río interrumpió el trabajo. Esto ocurrió a las dos y media de la madrugada del 11. El tiempo nublado se prolongó durante varios días.
El 15 de agosto, con un pronóstico meteorológico más favorable, dormí en el Observatorio. A las 11 de la noche, el cielo se despejó con una tormenta eléctrica y se reanudó la búsqueda. Sin embargo, la atmósfera estaba en muy mal estado y Marte brillaba con tanta intensidad y era tan inestable que no se podía ver nada del objeto, que ahora sabemos que en ese momento estaba tan cerca del planeta que resultaba invisible.
El 16 de agosto, el objeto fue encontrado nuevamente en el lado opuesto del planeta, y las observaciones de esa noche mostraron que se movía con el planeta y, si se trataba de un satélite, estaba cerca de una de sus elongaciones. Hasta ese momento, no le había dicho a nadie en el Observatorio sobre mi búsqueda de un satélite de Marte, pero al salir del observatorio después de estas observaciones del día 16, alrededor de las tres de la mañana, le dije a mi asistente, George Anderson, a quien le había mostrado el objeto, que creía haber descubierto un satélite de Marte. También le dije que guardara silencio, ya que no quería que se dijera nada hasta que el asunto estuviera fuera de toda duda. Él no dijo nada, pero la noticia era demasiado buena para guardármela y la conté yo mismo. El 17 de agosto, entre la una y las dos de la madrugada, mientras reducía mis observaciones, el profesor Newcomb entró en mi habitación para almorzar y le mostré mis mediciones del tenue objeto cerca de Marte, que demostraban que se movía con el planeta.
El 17 de agosto, mientras se esperaba y se observaba la luna exterior, se descubrió la luna interior. Las observaciones de los días 17 y 18 confirmaron sin lugar a dudas la naturaleza de estos objetos, y el descubrimiento fue anunciado públicamente por el almirante Rodgers.
El telescopio utilizado por Asaph Hall en el descubrimiento de las lunas de Marte.

El telescopio utilizado para el descubrimiento fue el refractor de 26 pulgadas (66  cm) (telescopio con lente) que entonces se encontraba en Foggy Bottom. [ 21 ] En 1893, la lente fue reinstalada y colocada en una nueva cúpula, donde permanece hasta el siglo XXI. [ 22 ]

Los nombres, escritos originalmente Phobus y Deimus , respectivamente, fueron sugeridos por Henry Madan (1838-1901 ) , profesor de ciencias de Eton , del Libro XV de la Ilíada , donde Ares invoca al Miedo y al Terror. [ 23 ] La nieta del hermano de Henry Madan, Falconer Madan, fue Venetia Burney , quien sugirió por primera vez el nombre de Plutón .

El engaño de la luna de Marte

En 1959, Walter Scott Houston perpetró una famosa broma del Día de los Inocentes en la edición de abril del Great Plains Observer , afirmando que "el Dr. Arthur Hayall de la Universidad de Sierras informa que las lunas de Marte son en realidad satélites artificiales". Tanto el Dr. Hayall como la Universidad de Sierras eran ficticios. La broma alcanzó notoriedad mundial cuando la afirmación de Houston fue repetida con seriedad por un científico soviético, Iosif Shklovsky , [ 24 ] quien, basándose en una estimación de densidad que posteriormente fue refutada, sugirió que Fobos era una cáscara metálica hueca .

Encuestas recientes

Se han realizado búsquedas de satélites adicionales. En 2003, Scott S. Sheppard y David C. Jewitt exploraron casi toda la esfera de Hill de Marte en busca de satélites irregulares . Sin embargo, la luz dispersa de Marte les impidió explorar los pocos minutos de arco interiores donde se encuentran los satélites Fobos y Deimos. No se encontraron nuevos satélites hasta una magnitud roja límite aparente de 23,5, que corresponde a radios de aproximadamente 0,09  km utilizando un albedo de 0,07. [ 25 ]

Características

Tamaños aparentes de las lunas de Marte, Deimos y Fobos , y de la Luna , vistas desde la superficie de sus respectivos planetas (Imágenes de las lunas de Marte captadas por el rover Curiosity , 1 de agosto de 2013).
Comparación de tamaños entre Fobos, Deimos y la Luna (derecha)

Si se observa desde la superficie de Marte cerca de su ecuador, Fobos, en su fase de luna llena , se vería aproximadamente un tercio del tamaño de una luna llena en la Tierra. Su diámetro angular oscila entre 8' (al salir) y 12' (en el cenit). Debido a su órbita cercana, se vería más pequeño cuanto más lejos esté el observador del ecuador marciano, hasta que se oculte completamente bajo el horizonte a medida que el observador se acerca a los polos; por lo tanto, Fobos no es visible desde los casquetes polares de Marte. Deimos se vería más como una estrella brillante o un planeta (solo un poco más grande que Venus visto desde la Tierra) para un observador en Marte. Tiene un diámetro angular de aproximadamente 2'. El diámetro angular del Sol visto desde Marte, en cambio, es de aproximadamente 21'. Por lo tanto, no hay eclipses solares totales en Marte, ya que las lunas son demasiado pequeñas para cubrir completamente el Sol. Por otro lado, los eclipses lunares totales de Fobos ocurren casi todas las noches. [ 26 ]

Los movimientos de Fobos y Deimos serían muy diferentes a los de la Luna . El veloz Fobos sale por el oeste, se pone por el este y vuelve a salir en tan solo once horas, mientras que Deimos, al estar ligeramente fuera de la órbita sincrónica , sale por el este como se espera, pero muy lentamente. A pesar de su órbita de 30 horas, tarda 2,7 días en ponerse por el oeste, ya que poco a poco se queda rezagado con respecto a la rotación de Marte.

Ambas lunas están en rotación síncrona , presentando siempre la misma cara hacia Marte. Dado que Fobos orbita Marte más rápido que la rotación del planeta, las fuerzas de marea están disminuyendo lenta pero constantemente su radio orbital . En algún momento del futuro, cuando caiga dentro del límite de Roche , Fobos será fragmentado por estas fuerzas de marea y chocará contra Marte o formará un anillo. [ 27 ] [ 28 ] Varias cadenas de cráteres en la superficie marciana, inclinadas más lejos del ecuador cuanto más antiguas son, sugieren que puede haber habido otras lunas pequeñas que sufrieron el destino esperado de Fobos , y que la corteza marciana en su conjunto cambió entre estos eventos. [ 29 ] Deimos, por otro lado, está lo suficientemente lejos como para que su órbita esté siendo impulsada lentamente, [ 30 ] de manera similar a la Luna de la Tierra.

Detalles orbitales

Origen

Animación que ilustra el origen de las lunas en el cinturón de asteroides.

El origen de las lunas marcianas sigue siendo controvertido. [ 32 ] Fobos y Deimos tienen mucho en común con los asteroides carbonáceos de tipo C , con espectros , albedo y densidad muy similares a los de los asteroides de tipo C o D. [ 33 ] Basándose en su similitud, una hipótesis es que ambas lunas pueden ser asteroides del cinturón principal capturados . [ 7 ] [ 34 ] Ambas lunas tienen órbitas muy circulares que se encuentran casi exactamente en el plano ecuatorial de Marte , y por lo tanto un origen de captura requiere un mecanismo para circularizar la órbita inicialmente muy excéntrica y ajustar su inclinación al plano ecuatorial, muy probablemente por una combinación de arrastre atmosférico y fuerzas de marea , [ 35 ] aunque no está claro que haya tiempo suficiente para que esto ocurra en el caso de Deimos. [ 32 ] La captura también requiere disipación de energía. La atmósfera actual de Marte es demasiado tenue para capturar un objeto del tamaño de Fobos por frenado atmosférico. [ 32 ] Geoffrey Landis ha señalado que la captura podría haber ocurrido si el cuerpo original era un asteroide binario que se separó bajo fuerzas de marea. [ 34 ]

Fobos podría ser un objeto del Sistema Solar de segunda generación que se condensó en órbita después de que se formara Marte, en lugar de formarse simultáneamente a partir de la misma nube de nacimiento que Marte. [ 36 ]

Otra hipótesis es que Marte estuvo rodeado en el pasado por muchos cuerpos del tamaño de Fobos y Deimos, tal vez eyectados a la órbita alrededor de él por una colisión con un gran planetesimal . [ 37 ] La alta porosidad del interior de Fobos (basada en la densidad de 1,88 g/cm³ , se estima que los huecos comprenden entre el 25 y el 35 por ciento del volumen de Fobos) es inconsistente con un origen asteroide. [ 38 ] Las observaciones de Fobos en el infrarrojo térmico sugieren una composición que contiene principalmente filosilicatos , que son bien conocidos de la superficie de Marte. Los espectros son distintos de los de todas las clases de meteoritos condríticos , lo que nuevamente apunta en contra de un origen asteroide. [ 39 ] Ambos conjuntos de hallazgos apoyan un origen de Fobos a partir de material eyectado por un impacto en Marte que se reacregó en la órbita marciana, [ 40 ] similar a la teoría predominante para el origen de la Luna de la Tierra.

Las lunas de Marte podrían haberse originado a partir de una enorme colisión con un protoplaneta con una masa equivalente a un tercio de la de Marte, que formó un anillo alrededor del planeta. La parte interior del anillo formó una luna grande. Las interacciones gravitacionales entre esta luna y el anillo exterior formaron Fobos y Deimos. Posteriormente, la luna grande impactó contra Marte, pero las dos lunas pequeñas permanecieron en órbita. Esta teoría concuerda con la superficie de grano fino de las lunas y su alta porosidad. El disco exterior habría creado material de grano fino. [ 41 ] [ 42 ] Las simulaciones sugieren que el objeto que colisionó con Marte debía tener un tamaño similar al de Ceres y Vesta, ya que un impacto mayor habría creado un disco y lunas más masivos que habrían impedido la supervivencia de lunas diminutas como Fobos y Deimos. [ 43 ]

Más recientemente, Amirhossein Bagheri y sus colegas de ETH Zurich y el Observatorio Naval de EE. UU . propusieron una nueva hipótesis sobre el origen de las lunas. Al analizar los datos sísmicos y orbitales de la misión Mars InSight y otras misiones, propusieron que las lunas nacieron de la fragmentación de un cuerpo progenitor común hace entre 1 y 2.7 mil millones de años. El progenitor común de Fobos y Deimos probablemente fue impactado por otro objeto y se fragmentó para formar Fobos y Deimos. [ 44 ] Pero un artículo reciente sugiere que parece improbable que Fobos y Deimos se hayan separado directamente de una única luna ancestral. [ 45 ] Utilizan simulaciones de N cuerpos para mostrar que el escenario de una única luna ancestral debería resultar en un impacto entre las dos lunas, dando lugar a un anillo de escombros en 10 4 años.

Otra sugerencia es que Marte fue impactado por un objeto proveniente de más allá de la órbita de Saturno o Neptuno, con una masa de aproximadamente el 3% de la del planeta y compuesto por entre un 30% y un 70% de hielo de agua. Esto crearía un disco alrededor del planeta con grandes cantidades de agua que lo enfriaría y alteraría la composición química de las rocas, probablemente produciendo un tipo de minerales llamados filosilicatos . [ 46 ]

Exploración

Intentos y propuestas anteriores

Si bien muchas sondas marcianas proporcionaron imágenes y otros datos sobre Fobos y Deimos, solo unas pocas estaban dedicadas a estos satélites y tenían como objetivo realizar un sobrevuelo o un aterrizaje en la superficie.

Dos sondas del programa soviético Phobos fueron lanzadas con éxito en 1988, pero ninguna logró realizar los aterrizajes previstos en Phobos y Deimos debido a fallos (aunque Phobos 2 fotografió con éxito a Phobos). La sonda rusa postsoviética Fobos-Grunt estaba destinada a ser la primera misión de retorno de muestras de Phobos, pero un fallo en el cohete la dejó varada en órbita terrestre en 2011. Los esfuerzos por reactivar la nave fracasaron y cayó a la Tierra en una reentrada incontrolada el 15 de enero de 2012, sobre el océano Pacífico , al oeste de Chile . [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]

En 1997 y 1998, la misión Aladdin fue seleccionada como finalista en el Programa Discovery de la NASA . El plan consistía en visitar Fobos y Deimos y lanzar proyectiles contra los satélites. La sonda recolectaría los materiales eyectados durante un sobrevuelo lento. Estas muestras serían traídas de regreso a la Tierra para su estudio tres años después. Finalmente, la NASA rechazó esta propuesta en favor de MESSENGER , una sonda a Mercurio. [ 50 ]

En 2007, la Agencia Espacial Europea y EADS Astrium propusieron y desarrollaron una misión a Fobos en 2016 con un módulo de aterrizaje y retorno de muestras, pero esta misión nunca se llevó a cabo. La Agencia Espacial Canadiense ha estado considerando la misión de Reconocimiento de Fobos y Exploración Internacional de Marte (PRIME) a ​​Fobos con un orbitador y un módulo de aterrizaje desde 2007. Desde 2013, la NASA desarrolló el concepto de misión Phobos Surveyor con un orbitador y un pequeño rover. [ 51 ] [ 52 ] La misión PADME de la NASA fue diseñada para realizar múltiples sobrevuelos de las lunas marcianas, pero no fue elegida para su desarrollo. [ 53 ] Además, la NASA evaluó la misión conceptual OSIRIS-REx II para un retorno de muestras de Fobos. [ 54 ] Otra misión de retorno de muestras de Deimos, llamada Gulliver , ha sido conceptualizada. [ 55 ]

Propuestas actuales

JAXA planea lanzar la misión de exploración de las lunas marcianas (MMX) en 2026 para traer de vuelta las primeras muestras de Fobos. [ 56 ] [ 57 ] La nave espacial entrará en órbita alrededor de Marte, luego se transferirá a Fobos, [ 58 ] y aterrizará una o dos veces y recolectará partículas de regolito similares a la arena usando un sistema neumático simple . [ 59 ] La misión de aterrizaje tiene como objetivo recuperar un mínimo de 10 g (0,35 oz) de muestras. [ 60 ] [ 61 ] Luego, la nave espacial despegará de Fobos y hará varios sobrevuelos de la luna más pequeña Deimos antes de enviar el Módulo de Retorno de regreso a la Tierra , llegando en julio de 2029. [ 58 ] [ 56 ]  

Órbitas de lunas y naves espaciales que orbitan Marte [ 63 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ La etiqueta se refiere al número romano atribuido a cada luna en orden de su descubrimiento. [ 31 ]
  2. ↑ Se indican las inclinaciones orbitales del ecuador de Marte.

Referencias

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Lecturas adicionales

  • Primera Conferencia Internacional sobre la Exploración de Fobos y Deimos (2007)
    • Pascal Lee – Argumentos a favor de la exploración humana de las lunas de Marte (2007) (pdf)
  • Nomenclatura planetaria – Marte (USGS)
  • Visualización interactiva en 3D de las órbitas de Marte y sus lunas Fobos y Deimos.