As duas luas de Marte, Phobos e Deimos, têm intrigado os pesquisadores desde sua descoberta em 1877. Eles são muito pequenos:o diâmetro de Fobos de 22 quilômetros é 160 vezes menor que o de nossa lua, e Deimos é ainda menor, com um diâmetro de apenas 12 quilômetros. "Nossa lua é essencialmente esférica, enquanto as luas de Marte têm formatos muito irregulares, como batatas, "diz Amirhossein Bagheri, estudante de doutorado no Instituto de Geofísica da ETH Zurique, acrescentando:"Fobos e Deimos parecem mais asteróides do que luas naturais."

Isso levou as pessoas a suspeitarem que eles poderiam ser na verdade asteróides capturados no campo gravitacional de Marte. "Mas foi aí que os problemas começaram, "Bagheri diz. Os objetos capturados deveriam seguir uma órbita excêntrica ao redor do planeta, e essa órbita teria uma inclinação aleatória. Em contradição com esta hipótese, as órbitas das luas marcianas são quase circulares e se movem no plano equatorial de Marte. Então, qual é a explicação para as órbitas atuais de Fobos e Deimos? Para resolver este problema dinâmico, os pesquisadores confiaram em simulações de computador.

Calculando o passado

"A ideia era rastrear as órbitas e suas mudanças de volta ao passado, "diz Amir Khan, um cientista sênior do Instituto de Física da Universidade de Zurique e do Instituto de Geofísica da ETH Zurique. Como se viu, as órbitas de Fobos e Deimos pareciam ter se cruzado no passado. "Isso significa que as luas muito provavelmente estavam no mesmo lugar e, portanto, têm a mesma origem, "Khan diz. Os pesquisadores concluíram que um corpo celeste maior estava orbitando Marte naquela época. Esta lua original foi provavelmente atingida por outro corpo e se desintegrou como resultado." Fobos e Deimos são os restos desta lua perdida, "diz Bagheri, quem é o autor principal do estudo agora publicado na revista Astronomia da Natureza .

Embora seja fácil de seguir, essas conclusões exigiram um extenso trabalho preliminar. Primeiro, os pesquisadores tiveram que refinar a teoria existente que descreve a interação entre as luas e Marte. "Todos os corpos celestes exercem forças de maré uns sobre os outros, "Khan explica. Essas forças levam a uma forma de conversão de energia conhecida como dissipação, cuja escala depende do tamanho dos corpos, sua composição interior e não menos importante as distâncias entre eles.

Insights sobre o interior de Marte e suas luas

Marte está sendo explorado pela missão InSight da NASA, com o envolvimento da ETH Zurich:a eletrônica para o sismômetro da missão, que está registrando marsquakes e possivelmente impactos de meteoritos, foram construídos na ETH. "Essas gravações nos permitem olhar dentro do Planeta Vermelho, "Khan diz, "e esses dados são usados ​​para restringir o modelo de Marte em nossos cálculos e a dissipação que ocorre dentro do planeta vermelho."

Imagens e medições por outras sondas de Marte sugeriram que Fobos e Deimos são feitos de um material muito poroso. Com menos de 2 gramas por centímetro cúbico, sua densidade é muito menor do que a densidade média da Terra, que é 5,5 gramas por centímetro cúbico. "Existem muitas cavidades dentro de Fobos, que pode conter gelo de água, "Khan suspeita, "e é aí que as marés estão fazendo com que muita energia se dissipe."

Usando essas descobertas e sua teoria refinada sobre os efeitos das marés, os pesquisadores executaram centenas de simulações de computador para rastrear as órbitas das luas de volta no tempo até chegarem à interseção - o momento em que Fobos e Deimos nasceram. Dependendo da simulação, esse ponto no tempo está entre 1 e 2,7 bilhões de anos no passado. "O tempo exato depende das propriedades físicas de Fobos e Deimos, isso é, como eles são porosos ", diz Bagheri. Uma sonda japonesa com lançamento previsto para 2025 irá explorar Fobos e devolver amostras à Terra. Os pesquisadores esperam que essas amostras forneçam os detalhes necessários sobre o interior das luas marcianas que permitirão cálculos mais precisos de sua origem.

O fim de Fobos

Outra coisa que seus cálculos mostram é que o ancestral comum de Fobos e Deimos estava mais longe de Marte do que Fobos está hoje. Enquanto o Deimos menor permaneceu nas proximidades de onde surgiu, as forças das marés estão fazendo com que a maior Fobos se aproxime de Marte - e este processo está em andamento, como os pesquisadores explicam. Suas simulações de computador também mostram o desenvolvimento futuro das órbitas das luas. Parece que Deimos se afastará de Marte muito lentamente, assim como nossa lua está se afastando lentamente da Terra. Phobos, Contudo, irá colidir com Marte em menos de 40 milhões de anos ou será dilacerado pelas forças gravitacionais ao se aproximar de Marte.