Unstudio scientifico della NASA, basato su sofisticate simulazioni al supercomputer, getta una luce inedita su uno degli enigmi più affascinanti del Sistema Solare: l’origine delle lune marziane. Secondo i ricercatori, la formazione di Phobos e Deimos potrebbe essere stata innescata da un evento catastrofico: la disintegrazione di un asteroide in transito vicino a Marte. Sottoposto alle intense forze gravitazionali del Pianeta Rosso, l’asteroide sarebbe stato letteralmente fatto a pezzi, dando origine a una miriade di frammenti che, nel corso del tempo, si sarebbero aggregati per formare le due piccole lune:
Le simulazioni dipingono un quadro caotico e affascinante delle conseguenze dell’impatto dell’asteroide con Marte. I frammenti rocciosi, dispersi in un balletto cosmico, seguono orbite diverse e instabili. Molti vengono espulsi dal sistema marziano, mentre altri rimangono intrappolati nella danza gravitazionale. Costretti a scontrarsi ripetutamente, i frammenti si frantumano ulteriormente, generando una miriade di detriti. Con il passare del tempo, questo caos si organizza gradualmente: i detriti più piccoli si depositano in un disco che circonda Marte, gettando le basi per la formazione delle future lune. Nel tempo, è probabile che parte di questo materiale si sia agglomerata, formando forse le due piccole lune di Marte, Phobos e Deimos. Per valutare se si trattasse di una catena di eventi realistica, il team di ricerca ha esplorato centinaia di diverse simulazioni di incontri ravvicinati, variando le dimensioni, la rotazione, la velocità e la distanza dell’asteroide nel suo massimo avvicinamento al pianeta. Il team ha utilizzato il suo codice di calcolo open source ad alte prestazioni, denominato SWIFT , e i sistemi di calcolo avanzati della Durham University nel Regno Unito per studiare in dettaglio sia la rottura iniziale sia, utilizzando un altro codice, le orbite successive dei detriti.
In un articolo pubblicato il 20 novembre sulla rivista Icarus, i ricercatori riferiscono che, in molti degli scenari, sopravvivono e si scontrano in orbita frammenti di asteroidi sufficienti a fungere da materia prima per formare le lune. “È emozionante esplorare una nuova opzione per la creazione di Phobos e Deimos, le uniche lune del nostro sistema solare che orbitano attorno a un pianeta roccioso oltre alla Terra”, ha affermato Kegerreis. “Inoltre, questo nuovo modello fa previsioni diverse sulle proprietà delle lune che possono essere testate rispetto alle idee standard per questo evento chiave nella storia di Marte”.
Due ipotesi sulla formazione delle lune marziane hanno guidato il gruppo. Una propone che gli asteroidi di passaggio siano stati catturati interi dalla gravità di Marte, il che potrebbe spiegare l’aspetto un po’ asteroidale delle lune. L’altra afferma che un impatto gigantesco sul pianeta ha espulso abbastanza materiale, un mix di Marte e detriti dell’impatto, da formare un disco e, in ultima analisi, le lune. Gli scienziati ritengono che un processo simile abbia formato la Luna della Terra. Quest’ultima spiegazione spiega meglio i percorsi che le lune percorrono oggi, in orbite quasi circolari che si allineano strettamente con l’equatore di Marte. Tuttavia, un impatto gigante espelle materiale in un disco che, per lo più, rimane vicino al pianeta. E le lune di Marte, in particolare Deimos, si trovano piuttosto lontane dal pianeta e probabilmente si sono formate anche lì.
“La nostra idea consente una distribuzione più efficiente del materiale che crea la luna nelle regioni esterne del disco”, ha affermato Jack Lissauer, ricercatore scientifico presso Ames e coautore del documento. “Ciò significa che un asteroide ‘genitore’ molto più piccolo potrebbe comunque fornire abbastanza materiale per inviare i mattoni delle lune nel posto giusto”. Testare diverse idee per la formazione delle lune di Marte è l’obiettivo principale della prossima missione di ritorno campioni Martian Moons eXploration (MMX) guidata dalla JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency). La navicella spaziale esaminerà entrambe le lune per determinarne l’origine e raccogliere campioni di Phobos da portare sulla Terra per studiarli. Uno strumento della NASA a bordo, chiamato MEGANE (abbreviazione di Mars-moon Exploration with GAmma rays and Neutrons), identificherà gli elementi chimici di cui è composto Phobos e aiuterà a selezionare i siti per la raccolta dei campioni. Alcuni dei campioni saranno raccolti da un campionatore pneumatico fornito dalla NASA come contributo dimostrativo tecnologico alla missione. Capire di cosa sono fatte le lune è un indizio che potrebbe aiutare a distinguere tra lune di origine asteroidale o di origine pianeta più impatto.
Prima che gli scienziati possano mettere le mani su un pezzo di Phobos da analizzare, Kegerreis e il suo team riprenderanno da dove si erano fermati, dimostrando la formazione di un disco contenente materiale sufficiente per formare Phobos e Deimos. “In seguito, speriamo di basarci su questo progetto proof-of-concept per simulare e studiare in modo più dettagliato la cronologia completa della formazione”, ha affermato Vincent Eke, professore associato presso l’Institute for Computational Cosmology presso la Durham University e coautore del documento. “Questo ci consentirà di esaminare la struttura del disco stesso e di fare previsioni più dettagliate su ciò che la missione MMX potrebbe trovare”. Kegerreis è entusiasta di questo studio perché apre nuove prospettive non solo sulla formazione delle lune marziane, ma anche su quella di altri satelliti naturali nell’universo. Le simulazioni, infatti, ci offrono una finestra unica sui processi caotici e affascinanti che governano gli incontri tra corpi celesti. Questi eventi, comuni nell’infanzia del Sistema Solare, sono come dei mattoncini con cui costruire la storia della nostra ‘casa cosmica’. Grazie a queste simulazioni, possiamo ricostruire, pezzo per pezzo, l’evoluzione del nostro quartiere celeste. Link video:
Questa ricerca è uno sforzo collaborativo tra Ames e la Durham University, supportato dal gruppo di ricerca Planetary Giant Impact dell’Institute for Computational Cosmology . Le simulazioni utilizzate sono state eseguite utilizzando il codice SWIFT open source , eseguito sul servizio DiRAC (Distributed Research Utilizing Advanced Computing) Memory Intensive (“COSMA”), ospitato dalla Durham University per conto della struttura DiRAC High-Performance Computing.
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