Los científicos que estudian las órbitas de las lunas de Marte han hallado pruebas de que el Planeta Rojo pudo tener anillos alguna vez, y puede que algún día los vuelva a tener.
Actualmente, Marte no tiene anillos y tiene dos lunas pequeñas: Deimos (12 kilómetros de diámetro) y Fobos (22 kilómetros).
Deimos se encuentra más lejos y tarda algo más de un día marciano en orbitar el planeta. Fobos está más cerca y gira una vez cada 7,5 horas.
Pero no siempre fue así, dice Matija Ćuk, del Instituto SETI de California. Durante gran parte de su historia, Marte también habría tenido anillos prominentes… además de una sucesión de lunas proto-Fobos que se formaron y destruyeron en un ciclo que finalmente produjo el Fobos que conocemos.
Es una hipótesis que fue propuesta en 2017 por David Minton, de la Universidad de Purdue, y su estudiante de posgrado, Andrew Hesselbrock.
Según esta teoría, dice Ćuk, el proto-Fobos inicial, Deimos y el primer anillo se habrían formado a partir de material que orbitaba el Marte infantil, hace miles de millones de años.
Pero no habría sido una situación estable, porque los efectos gravitacionales del material del anillo habrían alterado la órbita del proto-Phobos, haciéndolo migrar hacia afuera.
Al mismo tiempo, el material del anillo se habría movido hacia adentro y llovido constantemente sobre Marte. (Deimos, situado más lejos, no se habría visto afectado de la misma manera.)
Una vez que el material del anillo se agotó, dice Ćuk, el proceso se habría invertido, con los efectos gravitacionales de Marte haciendo que el proto-Phobos comenzara a migrar de nuevo hacia el interior.
Al final, se habría acercado tanto que la gravedad marciana lo habría destrozado, creando un nuevo anillo, del que un 20% se fusionaría en un nuevo proto-Phobos.
Ese proto-Fobos comenzaría entonces a migrar de nuevo hacia el exterior, mientras que el material del nuevo anillo comenzaría de nuevo a llover sobre Marte.
Al final, el segundo anillo se disiparía y el nuevo proto-Phobos volvería a invertir su curso, migrando de nuevo hacia el interior, un ciclo que podría haberse repetido seis o siete veces.
«Cada vez hay menos masa», dice Ćuk. «Tienes anillos que duran cada vez más». La lluvia de ideas de Ćuk fue darse cuenta de que podría estar relacionado con un viejo misterio sobre las órbitas de las lunas.
Hace décadas, los científicos pensaban que Fobos y Deimos eran asteroides capturados, algo que tenía sentido dado su pequeño tamaño y la proximidad de Marte al cinturón de asteroides.
Entonces se comprendió que, dado que sus órbitas se encuentran casi en el mismo plano que el ecuador marciano, eso era muy improbable, y que debían haberse formado en órbita alrededor de Marte.
Sólo había un problema. La órbita de Deimos está en realidad inclinada a unos dos grados de ese plano.
Eso es lo suficientemente pequeño como para que durante muchos años nadie pensara mucho en ello. Pero eso no es lo mismo que saber por qué.
Resulta que la migración hacia el exterior de un antiguo proto-Fobos, hace unos 2.500 millones de años, podría explicarlo, siempre y cuando ese proto-Fobos se alejara lo suficiente como para que su órbita hubiera alcanzado una «resonancia 3:1» con Deimos.
«Ahí es donde una luna tiene un tercio del período orbital de Deimos», dice Ćuk.
Tal sincronización de órbitas, dice, puede producir fuertes interacciones entre lunas – especialmente cuando la luna interior se está moviendo hacia afuera, empujando a la exterior de la manera correcta para inclinar su órbita en la forma que vemos para Deimos hoy.
Pero eso sólo puede ocurrir si la luna interior se está moviendo hacia afuera a través de la resonancia, «la única causa plausible de la migración hacia afuera es la interacción con un anillo», dice.
Ćuk’s cálculos también muestran que la luna que migra hacia afuera tendría que haber sido unas 20 veces más masiva (2.7 veces más grande en diámetro) que la actual Fobos – lo que significa que no era la precursora inmediata de Fobos (que probablemente sólo era unas cinco veces más masiva), sino su «abuelo».
Antes de eso, podría haber habido un bisabuelo y posiblemente incluso un tatarabuelo, con un proto-Fobos inicial que podría haber sido 100 veces o más masivo que el actual – cada uno acompañado de anillos cada vez más grandes.
Lo que habría sucedido con todo ese material de los anillos al caer en Marte no está claro.
Habría sido suficiente, dice Minton, que el colapso del primer anillo de este tipo podría haber creado una cresta de hasta un par de kilómetros de altura, corriendo todo el camino alrededor del ecuador marciano.
Pero si eso sucedió, dice, nadie ha encontrado aún rastros de ello. Tal vez fue hace suficiente tiempo como para que Marte fuera lo suficientemente húmedo y más activo geológicamente como para que todos los rastros se hayan erosionado. O tal vez las partículas del anillo se rompieron en la atmósfera marciana y se dispersaron como el polvo, por todo el planeta.
Mientras tanto, Fobos está siendo arrastrado ahora hacia Marte con la suficiente rapidez como para que la NASA estime que probablemente se romperá en los próximos 50 millones de años.
En ese momento, Marte volverá a tener anillos, a partir de los cuales un remanente aún más pequeño de Fobos podría volver a formarse, como un fénix bebé que surge, una vez más, de las ruinas de su predecesor.
Ćuk presentó esta semana en la reunión virtual 236 de la Sociedad Astronómica Americana y es el autor principal de un artículo aceptado en The Astrophysical Journal Letters. Actualmente está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.