I satelliti naturali di Marte - Phobos e Deimos - sono stati un mistero sin dalla loro prima scoperta. Sebbene si creda ampiamente che siano ex asteroidi catturati dalla gravità di Marte, questo non è dimostrato. E mentre alcune delle caratteristiche di superficie di Phobos sono note per essere il risultato della gravità di Marte, l'origine delle sue scanalature lineari e catene di crateri (catenae) sono rimaste sconosciute.
Ma grazie a un nuovo studio di Erik Asphaug dell'Arizona State University e Michael Nayak dell'Università della California, potremmo essere più vicini alla comprensione di come Phobos abbia la sua superficie "rigogliosa". In breve, credono che la riaccrescimento sia la risposta, in cui tutto il materiale che è stato espulso quando le meteore hanno colpito la luna alla fine è tornato per colpire di nuovo la superficie.
Naturalmente, i misteri di Phobos vanno oltre la sua origine e le sue caratteristiche superficiali. Ad esempio, nonostante sia molto più massiccio della sua controparte Deimos, orbita attorno a Marte a una distanza molto più vicina (9.300 km rispetto a oltre 23.000 km). Le misurazioni della densità hanno anche indicato che la luna non è composta da roccia solida ed è noto per essere significativamente porosa.
A causa di questa vicinanza, è soggetto a molte forze di marea esercitate da Marte. Questo fa sì che il suo interno, una gran parte del quale si ritiene sia costituito da ghiaccio, si fletta e si allunga. Questa azione, è stata teorizzata, è ciò che è responsabile dei campi di stress che sono stati osservati sulla superficie della luna.
Tuttavia, questa azione non può rendere conto di un'altra caratteristica comune su Phobos, che sono i modelli di striatura (alias grooves) che corrono perpendicolari ai campi di stress. Questi modelli sono essenzialmente catene di crateri che in genere misurano 20 km (12 mi) di lunghezza, 100-200 metri (330-660 piedi) di larghezza e di solito 30 m (98 piedi) di profondità.
In passato, si presumeva che questi crateri fossero il risultato dello stesso impatto che ha creato Stickney, il più grande cratere da impatto su Phobos. Tuttavia, analisi dal Mars Express la missione ha rivelato che le scanalature non sono correlate a Stickney. Invece, sono centrati sul bordo principale di Phobos e svaniscono man mano che ci si avvicina al bordo posteriore.
Per motivi di studio, pubblicato di recente in Nature Communications, Asphaug e Nayak hanno utilizzato la modellizzazione computerizzata per simulare il modo in cui altri impatti meteorici avrebbero potuto creare questi schemi di crateri, che hanno teorizzato si siano formati quando l'ejecta risultante ha girato indietro e ha colpito la superficie in altre posizioni.
Come il Dr. Asphaug ha detto a Space Magazine via e-mail, il loro lavoro è stato il risultato di un incontro di menti che ha generato una teoria interessante:
"Il Dr. Nayak stava studiando con il Prof. Francis Nimmo (dell'UCSC), l'idea che ejecta potesse scambiarsi tra le lune marziane. Così Mikey e io ci siamo incontrati per parlarne, e la possibilità che Phobos potesse spazzare via il suo ejecta Inizialmente pensavo che eventi sismici (innescati da impatti) potessero causare il riordino materiale di Phobos, dato che si trova all'interno del limite di Roche, e che questo materiale si diraderebbe in anelli che sarebbero stati riaccreditati da Phobos. ma per la catena di spicco la risposta si è rivelata molto più semplice (dopo molti calcoli scrupolosi) - che il cratere ejecta è più veloce della velocità di fuga di Phobos, ma molto più lento della velocità orbitale di Marte, e gran parte di essa viene spazzata via dopo diverse co-orbita su Marte, formando questi schemi. "
Fondamentalmente, teorizzarono che se un meteorite avesse bloccato Phobos nel posto giusto, i detriti risultanti avrebbero potuto essere gettati nello spazio e spazzati via più tardi mentre Phobos tornava indietro su Marte. Sebbene Phobos non abbia una gravità sufficiente per riorganizzare l'ejecta da solo, l'attrazione gravitazionale di Marte assicura che tutto ciò che viene gettato dalla luna verrà trascinato in orbita attorno ad esso.
Una volta che questi detriti vengono portati in orbita attorno a Marte, gireranno intorno al pianeta alcune volte fino a quando alla fine cadrà nel percorso orbitale di Phobos. Quando ciò accade, Phobos si scontrerà con esso, innescando un altro impatto che genera più ejecta, facendo sì che l'intero processo si ripeta.
Alla fine, Asphaug e Nayak hanno concluso che se un impatto colpisse Phobos ad un certo punto, le successive collisioni con i detriti risultanti formerebbero una catena di crateri in schemi riconoscibili - possibilmente in pochi giorni. Testare questa teoria ha richiesto una modellazione al computer su un cratere reale.
Usando Grildrig (un cratere di 2,6 km vicino al polo nord di Phobos) come punto di riferimento, il loro modello ha mostrato che la risultante serie di crateri era coerente con le catene che sono state osservate sulla superficie di Phobos. E mentre questa rimane una teoria, questa conferma iniziale fornisce una base per ulteriori test.
"Il test principale iniziale della teoria è che gli schemi coincidano, ad esempio da Grildrig", ha detto Asphaug. "Ma è ancora una teoria. Ha alcune implicazioni verificabili su cui stiamo lavorando ora ".
Oltre a offrire una spiegazione plausibile delle caratteristiche della superficie di Phobos, il loro studio è anche significativo in quanto è la prima volta che i crateri sesquinari (cioè i crateri causati da ejecta che sono entrati in orbita attorno al pianeta centrale) sono stati ricondotti ai loro impatti primari .
In futuro, questo tipo di processo potrebbe rivelarsi un nuovo modo di valutare le caratteristiche superficiali dei pianeti e di altri corpi, come le lune fortemente craterizzate di Giove e Saturno. Questi risultati ci aiuteranno anche a conoscere meglio la storia di Phobos, che a sua volta aiuterà a far luce sulla storia di Marte.
"[Espande] la nostra capacità di stabilire relazioni trasversali su Phobos che riveleranno la sequenza della storia geologica", ha aggiunto Asphaug. "Poiché la storia geologica di Phobos è schiava della dissipazione delle maree di Marte, nell'apprendimento della scala temporale della geologia di Phobos impariamo a conoscere la struttura interna di Marte ”
E tutte queste informazioni potrebbero tornare utili quando arriva il momento in cui la NASA organizza missioni con equipaggio sul Pianeta Rosso. Uno dei passaggi chiave del proposto "Viaggio su Marte" è una missione su Phobos, dove l'equipaggio, un habitat su Marte e i veicoli della missione saranno tutti dispiegati prima di una missione sulla superficie marziana.
Imparare di più sulla struttura interna di Marte è un obiettivo condiviso da molte delle future missioni della NASA sul pianeta, che include InSight Lander della NASA (programmi per il lancio nel 2018). Far luce sulla geologia di Marte dovrebbe fare molto per spiegare come il pianeta ha perso la sua magnetosfera, e quindi la sua atmosfera e le sue acque superficiali, miliardi di anni fa.
