A origem de Fobos e Deimos, as duas luas marcianas, tem sido um mistério para os astrônomos. Esses dois corpos são uma fração do tamanho e da massa da Lua, medindo apenas 22,7 km (14 mi) e 12,6 km (7,83 mi) de diâmetro. Ambos têm um período orbital rápido, levando apenas 7 horas, 39 minutos e 12 segundos (Phobos) e 30 horas, 18 minutos e 43 segundos (Deimos) para completar uma órbita em torno de Marte. Ambos também são de forma irregular, levando muitos a especular que já foram asteróides que foram expulsos do Cinturão Principal e foram capturados pela gravidade de Marte.
Há também a teoria de que Fobos e Deimos já foram uma única lua atingida por um objeto massivo, fazendo com que ela se separasse (também conhecida como "hipótese de divisão"). Em um artigo recente, uma equipe internacional de cientistas liderada pelo Instituto de Ciências Espaciais e Astronáuticas (ISAS) revisitou essa hipótese. Eles determinaram que uma única lua em uma órbita síncrona não teria produzido dois satélites como vemos hoje. Em vez disso, eles argumentam, as duas luas teriam colidido em pouco tempo, produzindo um anel de detritos que teria criado um sistema lunar inteiramente novo.

O artigo que descreve suas descobertas apareceu recentemente online e será publicado no The Planetary Science Journal . A pesquisa foi liderada pelo Dr. Ryuki Hyodo, pesquisador do Departamento de Ciências do Sistema Solar do ISAS, parte da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA). Ele foi acompanhado por pesquisadores do Earth-Life Science Institute do Tokyo Institute of Technology, do Paris Globe Institute of Physics da Université de Paris e do Orbital Dynamics and Planetary Group da Universidade Estadual Paulista.

Como observado, o assunto de onde vieram as luas de Marte tornou-se um tema quente para os astrônomos nos últimos anos. Historicamente, os astrônomos se inclinaram para a Hipótese de Captura, que afirma que Fobos e Deimos já foram asteroides do tipo D. Estes são asteróides compostos de silicatos ricos em orgânicos, carbono e silicatos que não contêm água (anidro) que podem ter gelo de água em seu interior. Esta hipótese é em grande parte motivada por observações que revelaram semelhanças nos espectros entre asteróides do tipo D e essas luas.

Alternativamente, a Hipótese do Impacto Gigante afirma que um impactor atingiu Marte, criando um anel de detritos ao redor do planeta que se acumulou para formar dois objetos de pilha de escombros. Isso é semelhante à teoria mais amplamente aceita de como o sistema Terra-Lua se formou bilhões de anos atrás devido a um impacto com um objeto do tamanho de Marte chamado Theia (também chamado de hipótese do impacto gigante). Mais recentemente, foi proposto que Fobos e Deimos podem não ser objetos primordiais que resultaram de captura ou impacto, mas são restos de uma lua primordial que se separou.

Essa teoria foi apelidada de “hipótese da reciclagem da lua em anel”, que foi apresentada em um artigo de 2021 por Amirhossein Bagheri et al. De acordo com essa hipótese, essa lua progenitora foi destruída de 1 a 2,8 bilhões de anos atrás, seja por forças de maré ou por um impacto. Os detritos resultantes teriam formado um anel ao redor de Marte que acabou sendo reciclado para formar Fobos e Deimos. Como os astrônomos notaram, este modelo apresenta alguns problemas, que incluem o fato de que Marte ainda teria um sistema de anéis. Como o Dr. Hyodo explicou ao Universe Today por e-mail, ele e sua equipe observaram que existem outros problemas:

"Estudando a evolução das marés das luas no tempo, Bagheri et al. (2021) encontraram uma solução de que Fobos e Deimos poderiam ter órbitas que se cruzariam. Esta é a evidência deles:dizer que Fobos e Deimos já foram um único lua que foi dividida para formar Fobos e Deimos. Observe que se você alterar os parâmetros que controlam a evolução das marés, as órbitas de Fobos e Deimos no passado não se cruzam. A ideia de Bagheri et al. resultaram em cruzamentos orbitais no passado."

Para testar essa hipótese, o Dr. Hyodo e seus colegas começaram com a suposição de que Fobos e Deimos já foram um único corpo. Eles então conduziram simulações numéricas que combinaram modelos geofísicos e de evolução das marés de um sistema Marte-satélite. A partir disso, disse o Dr. Hyodo, eles determinaram que era altamente improvável que Fobos e Deimos se originassem de um único objeto:

"Em seguida, calculamos sucessivas evoluções orbitais das luas na abordagem direta de 3 corpos (Mars-Phobos-Deimos), que pode calcular com precisão encontros próximos, interações gravitacionais e colisões entre luas. Descobrimos que as duas luas provavelmente ( mais de>90% por acaso) colidem entre si dentro de uma escala de tempo muito curta após a divisão (<10 ⁴ anos). Este impacto é muito destrutivo (ou seja, impacto de alta velocidade), e assim as duas luas (Phobos e Deimos) são catastroficamente destruídas."

Em suma, se Fobos e Deimos fossem separados de uma única lua progenitora (1 a 2,7 bilhões de anos atrás), eles teriam colidido em 100.000 anos. Isso teria deixado Marte com outro anel de detritos que ainda estaria lá hoje, em vez de seus dois satélites de formato irregular que por acaso são de composição semelhante a um asteroide. Essas descobertas renovaram o debate sobre a origem das luas de Marte e também sugerem que isso pode não ser resolvido até que missões de retorno de amostras sejam enviadas para explorar os satélites marcianos.

Vários conceitos de missão estão atualmente na mesa. Em 2008, o Glenn Research Center da NASA começou a estudar uma possível missão de retorno de amostra conhecida como conceito Hall. Este conceito da classe New Frontiers realizaria um retorno de amostra de Phobos e Deimos. Em janeiro de 2013, cientistas da Universidade de Standford, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA começaram a colaborar em uma nova missão Phobos Surveyor. A missão está atualmente em fase de testes com uma potencial janela de lançamento de 2023 e 2033.

Em março de 2014, a NASA propôs uma missão da classe Discovery chamada Phobos And Deimos &Mars Environment (PADME), que colocaria um orbitador na órbita de Marte até 2021 para estudar Fobos e Deimos. Um conceito de herança chamado OSIRIS-REx 2 está sendo considerado que usaria partes da primeira missão OSIRIS-REx (uma missão de retorno de amostra ao asteroide Bennu) e conduziria uma missão de retorno de amostra de Phobos e Deimos. Além da NASA, outras agências espaciais também esperam enviar espaçonaves robóticas para explorar os satélites marcianos.

Em 2015, a Exploração Aeroespacial Japonesa (JAXA) revelou seu conceito para uma missão de retorno de amostra a Fobos, conhecida como Exploração das Luas Marcianas (MMX). Esta missão conduziria um sobrevoo de Deimos antes de pousar em Phobos várias vezes para obter amostras - semelhante ao que a missão Hayabusa2 fez no asteróide Ryugu. Esta missão é de escopo internacional, com a contribuição da NASA e da ESA, e atualmente está programada para ser lançada em 2024 e retornar amostras à Terra cinco anos depois.

A Rússia planeja repetir sua tentativa anterior de enviar uma missão de retorno de amostras a Phobos chamada Fobos-Grunt (russo para "Phobos Ground") no final dos anos 2020. Em 2015, a ESA começou a avaliar uma missão de retorno de amostra para Phobos chamada Phootprint, que foi planejada para ser lançada em 2024. Esta missão foi originalmente concebida como um esforço colaborativo entre a ESA e a Roscosmos, que desde então encerraram seus acordos de cooperação devido à Rússia invasão da Ucrânia.

De todas essas propostas, fica claro que várias agências espaciais pretendem explorar as Luas de Marte em um futuro próximo. A origem e a evolução subsequente dessas luas são consideradas parte de um esforço mais amplo para explorar e caracterizar Marte. Enquanto isso, o debate continua. + Explorar mais

A órbita da lua marciana sugere um antigo anel de Marte