12/02/2021
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Al realizar una serie de sobrevuelos reales y ‘falsos’, Mars Express de la ESA ha revelado cómo la luna más grande de Marte, Fobos, interactúa con el viento solar de partículas cargadas arrojadas por el Sol, y ha detectado un proceso esquivo que solo se había visto en Fobos una vez antes.
El viento solar sale de nuestra estrella, llenando el Sistema Solar con partículas energéticas. La Luna de la Tierra refleja estas partículas continuamente, y se espera la misma ‘retrodispersión’ en la luna de Marte, Fobos, dadas las similitudes entre las dos (ambas son rocosas, carecen de atmósfera y campo magnético, y orbitan planetas terrestres en el Sistema Solar interior). Sin embargo, Mars Express de la ESA solo ha visto esta retrodispersión una vez (en 2008), a pesar de haberse acercado muchas veces a Fobos.
Los investigadores ahora informan de la segunda detección exitosa de partículas de viento solar reflejadas en Fobos, detectadas durante un sobrevuelo de la luna en enero de 2016.
“La relación de Fobos con el viento solar ha sido durante mucho tiempo un enigma”, dice Yoshifumi Futaana del Instituto Sueco de Física Espacial (IRF), y autor principal del nuevo artículo sobre el sobrevuelo de 2016. “Sabemos que Phobos debe estar interactuando con estas partículas, pero no las estamos viendo, ¿por qué? ¿Por qué Fobos se comporta de manera tan diferente a la Luna cuando los dos parecen ser bastante similares?
«Por primera vez en ocho años de sobrevuelos, estamos emocionados de volver a ver signos de estas partículas reflejadas en la luna más grande de Marte».
Sin embargo, como esta retrodispersión es tan intermitente y rara vez se ve en Fobos, los científicos se preguntaron si el fenómeno podría haber sido causado por Mars Express reflejando las partículas del viento solar. Durante el sobrevuelo de 2008, la nave espacial movió su matriz solar y se movió para apuntar sus instrumentos a Fobos, una maniobra que puede haber afectado el comportamiento de las partículas circundantes.
«La misma crítica se mantuvo para el sobrevuelo de 2016: ¿cómo sabemos que esta detección es en realidad un reflejo de Fobos, y no de Mars Express en sí?» agrega Yoshifumi.
Sobrevuelos ‘falsos’
Para explorar esta posibilidad, los investigadores realizaron tres operaciones especiales sin precedentes, denominadas sobrevuelos ‘falsos’, con la nave espacial en 2017. Usando exactamente la misma secuencia de operación, maniobras de control y ajustes de paneles solares, Mars Express voló en un parche de espacio lleno de energía solar. viento pero sin la presencia de Fobos, esencialmente realizando un sobrevuelo, solo que sin su objetivo.
«En esencia, estábamos completando una especie de experimento de laboratorio en Marte», dice el coautor Mats Holmström, también de IRF e investigador principal de Instrumento ASPERA-3 de Mars Express, que observó las partículas reflejadas. «Los sobrevuelos ‘falsos’ nos permiten explorar cómo Mars Express influye en el viento solar en un entorno más controlado, para que podamos buscar señales de que la propia nave espacial es la causa del reflejo de las partículas».
Los sobrevuelos ‘falsos’ no revelaron signos de que Mars Express produjera o dispersara partículas entrantes, lo que sugiere que Fobos sí reflejó las partículas detectadas en el espacio durante los sobrevuelos de 2008 y 2016.
Dispersión esporádica
A pesar de esto, las partículas retrodispersadas solo se han detectado en dos de más de una docena de sobrevuelos de Phobos, e incluso entonces, las señales son esporádicas e intermitentes. Esto es completamente diferente a lo que vemos en la Luna, otro cuerpo que carece tanto de atmósfera como de campo magnético, por lo que se esperaría que se comportara de manera similar. ¿Por qué esta diferencia?
Yoshifumi y sus colegas consideran una serie de posibilidades, desde procesos que quizás tienen lugar en escalas espaciales o temporales diferentes a las capturadas por Mars Express, hasta el posible magnetismo en Fobos, las diferencias en las composiciones de la superficie de Fobos y la Luna, y más.
“En general, es probable que las partículas intermitentes se reflejen en la superficie de Fobos, pero no podemos descartar otro origen misterioso”, agrega Yoshifumi. “Sin embargo, los sobrevuelos ‘falsos’ nos ayudaron a comprender la situación significativamente mejor, mostrando explícitamente que Mars Express no era la fuente.
“Para saber más, necesitamos más sobrevuelos de Fobos en Mars Express en varias configuraciones. Incluso si no se ven partículas reflejadas durante esos sobrevuelos, incluso la falta de señal proporcionará estadísticas valiosas «.
El comportamiento del viento solar en Fobos y en la Luna implica que las superficies de cada uno de ellos han evolucionado de manera diferente, lo que genera preguntas intrigantes sobre cómo el sistema de Marte se diferencia del nuestro.
Explorando Fobos
Como una de las tres lunas del Sistema Solar interior, Fobos es de gran interés para la exploración espacial: pasado, presente y futuro.
Desde el programa Phobos soviético de la década de 1980 hasta misiones futuras como la Misión de exploración de las lunas marcianas (MMX) de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) planeado para su lanzamiento a mediados de la década de 2020, se han realizado muchos esfuerzos dedicados para explorar el origen, el medio ambiente, el comportamiento y la evolución de la luna más grande de Marte.
La ESA se asocia con JAXA en la misión MMX, proporcionando equipo de comunicaciones, apoyo en el seguimiento y control de naves espaciales, y oportunidades para que los científicos se unan al equipo científico de la misión. MMX caracterizará a ambas lunas marcianas, Fobos y Deimos, despliegue un rover en la superficie de Phobos y devuelva una muestra de Phobos a la Tierra para su análisis. Un objetivo clave de MMX es determinar si las lunas son asteroides capturados por la gravedad de Marte, o restos que quedan en órbita después de un impacto gigante en Marte.
Más allá de nuestro conocimiento de Fobos, y otros cuerpos rocosos o helados que exhiben una física similar que la ESA planea explorar, desde Mercurio hasta asteroides y el Lunas galileas de Júpiter – Comprender cómo se comportan las partículas cargadas en el espacio es fundamental para la exploración espacial.
Por ejemplo, los astronautas en la Luna están expuestos al viento solar, una consideración clave para la ESA. próximos planes para expediciones humanas al espacio. Las interacciones de la superficie en planetas y lunas también son un componente central de la química de la superficie, posiblemente incluyendo cómo los cuerpos forman y almacenan agua.
«Este hallazgo utiliza Mars Express de una manera verdaderamente única para resolver un misterio cósmico en curso: muestra un ingenio maravilloso y destaca la flexibilidad y las diversas capacidades de la misión», dice el científico del proyecto Mars Express de la ESA, Dmitrij Titov.
“El estudio también muestra el valor de nuestros compañeros de operaciones y archivos de datos para permitir nuevos descubrimientos y conocimientos y hacer posible un trabajo importante como este. Debemos comprender el entorno espacial para explorarlo con un satélite o un astronauta, por lo que revelar la dinámica en juego en el sistema marciano es un importante camino adelante «.
Yoshifumi y sus colegas accedieron a los datos del sobrevuelo de Fobos de 2016 proporcionados por el Archivo de Ciencias Planetarias de la ESA.
Notas para los editores:
¿Fobos refleja los protones del viento solar? Operaciones especiales de sobrevuelo de Mars Express con y sin la presencia de Fobos por Y. Futaana et al. (2021) se publica en JGR: aviónts. DOI: 10.1029 / 2021JE006969.
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