The Japanese space mission that will reveal the mystery of the Moons of Mars

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La Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA) tiene prevista una misión para visitar las dos lunas de Marte y devolver a la Tierra muestras de rocas. Se trata de un plan para desvelar tanto el misterio de la creación de las lunas como, tal vez, el origen de la vida en nuestro Sistema Solar.

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Imagen artística de la nave espacial MMX durante la MOI (inserción en órbita marciana) basada en el diseño de la nave espacial. JAXA

Los planetas de nuestro sistema derivan etimológicamente de la antigua mitología griega y romana. Marte es el dios de la guerra, mientras que las dos lunas del planeta rojo llevan el nombre de los hijos gemelos de la deidad: Deimos (pánico) y Fobos (miedo).

A diferencia de nuestra luna, Fobos y Deimos son diminutas. La primera tiene un diámetro de 22,2 km, mientras que la segunda mide 13 km. Ninguna de las dos se encuentra en una órbita estable: Deimos se aleja lentamente de Marte, mientras que Fobos chocará con la superficie marciana dentro de unos 20 millones de años.

El pequeño tamaño de los dos satélites hace que su gravedad sea demasiado débil para atraerlas en forma esférica. En su lugar, ambas tienen la estructura irregular y abultada de los asteroides. Esto ha suscitado una pregunta importante sobre su origen: ¿se formaron a partir del planeta o son en realidad asteroides capturados?

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Fobos y Deimos podrían ser asteroides que fueron dispersados hacia el interior desde el cinturón de asteroides por la inminente influencia gravitatoria de Júpiter. NASA/JPL-Caltech

¿Impacto o captura?

Se cree que nuestra Luna se formó cuando un objeto del tamaño de Marte chocó contra la Tierra primitiva. El material de la colisión fue arrojado a la órbita terrestre para unirse y formar nuestro satélite. Un suceso similar podría haber dado lugar a Fobos y Deimos. Los planetas terrestres sufrieron una lluvia de impactos durante los últimos coletazos de la formación del Sistema Solar.

Marte muestra posibles indicios de uno de estos impactos importantes, ya que el hemisferio norte del planeta está hundido una media de 5,5 km más que el terreno meridional. Los restos de este o de otros choques podrían haber dado origen a las lunas.

Por otra parte, Fobos y Deimos podrían ser asteroides dispersados hacia el interior desde el cinturón de asteroides por la inminente influencia gravitatoria de Júpiter. Atrapados por la gravedad de Marte, el planeta podría haber absorbido sus dos lunas. Así es como Neptuno adquirió su luna Tritón, que se cree que fue un objeto del cinturón de Kuiper, como Plutón.

Existen argumentos convincentes tanto para la hipótesis del impacto como para la de los que defienden la captura.

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Composición de Marte, Fobos y Deimos: NASA JPL

Sus órbitas son circulares y se encuentran en el plano de rotación del propio planeta. Aunque las probabilidades de que esto ocurra durante un evento de captura son extremadamente bajas, las observaciones de estas sugieren que podrían tener una composición similar a la de otros asteroides.

La determinación definitiva de la composición serviría de huella dactilar para distinguir los dos modelos. En caso de colisión, las lunas estarían formadas por la misma roca que Marte. Pero si fueron atrapadas, se habrían formado en una parte diferente del Sistema Solar con minerales distintos.

 La misión MMX (Martian Moon eXploration Mission) de JAXA entra en juego

La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) lanzará una misión, denominada “Martian Moon eXploration” (MMX), a Fobos y Deimos. Inicialmente prevista para septiembre de 2024. La misión será transportada por el cohete de nuevo diseño H-3 que aún está en fase preoperacional.

Esto podría hacer que la tan ansiada partida hacia el planeta rojo se retrase, ya que los ingenieros de la agencia japonesa están sufriendo una serie de reveses a la hora de la puesta a punto del vanguardista cohete.

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Esquema de configuración de los instrumentos de la misión Martian Moons eXploration (MMX). JAXA

Una vez se produzca el lanzamiento, se espera que la nave alcance la órbita marciana un año después, tras lo cual orbitará Fobos y finalmente recogerá material de su superficie antes de regresar a la Tierra en 2029, si se mantiene 2024 en el calendario inicial.

Será la siguiente de una serie de misiones recientes que traen material del espacio a la Tierra, tras la exitosa misión de JAXA al asteroide Ryugu (Hayabusa2), así como la misión Osiris-Rex de la NASA al asteroide Bennu y la misión Chang'e 5 de la Agencia Espacial China a la Luna.

Regalos para la ciencia

Si efectivamente se produjo un impacto, cabría esperar encontrar en Fobos material similar al que se encuentra en Marte. Aunque (todavía) no disponemos de muestras devueltas directamente desde este planeta, tenemos la suerte de contar con rocas expulsadas de su superficie que han acabado llegando a la Tierra. Por tanto, estos meteoritos pueden ser similares al material devuelto por la luna marciana, lo que supone una fantástica comparación.

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Un meteorito marciano bajo el microscopio y la muestra manual. Universidad Abierta , CC BY-NC-SA

However, en el caso de que el origen sea un asteroide capturado, es más probable que encontremos en Fobos material que se halla en otros asteroides de nuestro Sistema Solar. La hipótesis predominante en el grupo que defiende la captura es que las lunas están formadas por la misma roca que los meteoritos, llamada condrita carbonácea. Afortunadamente, tenemos muchas muestras de este tipo que podríamos comparar con el material de Fobos.

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Un meteorito de condrita carbonácea bajo el microscopio y muestra de mano. Imagen obtenida en microscopio petrográfico bajo condiciones de luz polarizada y analizada. CC BY-NC-SA

Comparar meteoritos y material traído de Fobos será una herramienta fantástica para ayudarnos a comprender el origen de las dos lunas. Una vez que tengamos todo en en el laboratorio, podrán aplicarse a las muestras técnicas analíticas rigurosas. Una de ellas es el análisis de isótopos de oxígeno. Los isótopos son versiones de un mismo elemento con diferente número de neutrones en su núcleo. El oxígeno, por ejemplo, tiene tres isótopos estables, con masas atómicas de 16, 17 y 18.

La suma de las proporciones isotópicas de oxígeno-17/oxígeno-16 y oxígeno-18/oxígeno-16 se denomina Δ17O y es característica de determinados objetos progenitores. Dependiendo del lugar del Sistema Solar en el que se formó un cuerpo rocoso, las rocas adquieren y conservan una composición de oxígeno distinta. Por ejemplo, las rocas de la Tierra tienen una Δ17O de alrededor de 0, mientras que los meteoritos de Marte tienen una Δ17O de alrededor de ~0,3. Por lo tanto, las rocas de la Tierra y los meteoritos marcianos pueden separarse fácilmente entre sí.

Si Fobos se formó en el mismo lugar del Sistema Solar que Marte, o al menos en un lugar similar, cabría esperar que la composición del material traído de vuelta por MMX también tuviera un Δ17O de alrededor de 0,3.

Como ya hemos mencionado, los que defienden la captura sugiere un origen similar al de la condrita carbonácea para Fobos. Todas las condritas carbonáceas conocidas estudiadas por los científicos han revelado un Δ17O isotópico negativo, que va desde -0,5 hasta -4. Por tanto, el oxígeno puede ser una herramienta extremadamente poderosa para descifrar el origen de las lunas de Marte, y debería ser una de las principales prioridades de la misión una vez que el material regrese a la Tierra.

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Gráfico de isótopos de oxígeno que muestra las marcadas diferencias de oxígeno entre la Tierra, Marte y los asteroides. CC BY-NC-SA

Si efectivamente Fobos representa un antiguo fragmento de Marte, podría comprender el material marciano más primitivo. Este planeta ha experimentado una amplia gama de procesos que han alterado las rocas de su superficie, incluyendo la erosión eólica y la alteración por el agua. A juzgar por las características de los cauces secos observados desde orbitadores como el Viking, está claro que en Marte hubo agua.

Esta se originó probablemente a partir de una mezcla de asteroides y cometas, y de la actividad volcánica. Marte también conservaba una atmósfera densa, que permitía la presencia de agua en estado líquido en la superficie del planeta.

Fobos, en cambio, ha permanecido como un cuerpo sin aire en el que no se han producido procesos como la contaminación por agua (aunque pueden haberse producido pequeños impactos). Esto significa que las muestras obtenidas podrían proporcionar información muy importante sobre el contenido original de agua de Marte y una ventana a los procesos que tuvieron lugar en los inicios del Sistema Solar.

MMX es una de las misiones previstas más apasionantes de la exploración espacial. A falta de menos de un año, primera fecha propuesta por JAXA, cruzamos los dedos para que el lanzamiento, la recogida y el retorno de las muestras sean un éxito.