1. ¿Son las grietas de la superficie de Fobos señales de que la luna se rompe?
La superficie de Fobos, que orbita alrededor de Marte, está cubierta de muchas grietas. Durante mucho tiempo se pensó que eran fracturas causadas por impactos. Sin embargo, investigadores de la NASA, liderados por Hurford, han propuesto una nueva interpretación: estas marcas podrían ser "marcas de estiramiento" causadas por la deformación debido a las fuerzas de marea [3].
Esta teoría se basa en la composición interna de Fobos. No se considera una roca sólida, sino un montón de escombros, una "pila de escombros", cubierta por una capa de polvo de unos 100 metros de espesor, conocida como regolito. Para Fobos, que apenas se mantiene unido, las grietas serían el primer indicio de que está comenzando a desintegrarse. Es importante notar que esto es solo un modelo; no ha confirmado definitivamente la causa de las grietas.
Esta interpretación es relevante porque conecta con el futuro de Fobos. Como se mencionó, la luna se acerca a Marte a un ritmo de aproximadamente 2 metros cada 100 años. Los artículos de la NASA predicen que será desgarrada en 30 a 50 millones de años [3]. Pero, ¿por qué acercarse provoca que una luna se rompa?
2. La fuerza de marea: por qué una luna se desgarra al acercarse a un planeta
La razón de la ruptura está en la fuerza de marea. Un planeta atrae con más fuerza la parte cercana de una luna y con menos fuerza la parte lejana. Esta diferencia de atracción estira la luna hacia el planeta. La luna intenta mantenerse redonda gracias a su propia gravedad. En un cuerpo unido solo por su gravedad, si la fuerza que la estira supera a su propia gravedad, la luna no puede mantener su forma y se rompe.
El límite de Roche es la distancia a partir de la cual un cuerpo puede empezar a perder su forma debido a esta fuerza. Se atribuye al astrónomo francés Édouard Roche, quien lo calculó a mediados del siglo XIX [1]. Este límite no es una distancia fija única. Si la luna se comporta como un fluido, el límite es aproximadamente 2.44 veces el radio del planeta, multiplicado por la raíz cúbica de la relación de densidades entre el planeta y la luna. Para cuerpos sólidos, el coeficiente es de aproximadamente 1.26 [2].
Piensa en una bola de nieve hecha con nieve suelta frente a una bola de hielo. Bajo la misma fuerza, la bola de nieve se rompe más fácilmente. De manera similar, las lunas más sólidas tienen un límite de Roche más cercano al planeta. Sin embargo, en realidad, las lunas no son "tiradas" por una mano, sino estiradas por la diferencia de gravedad del planeta.
3. El cometa Shoemaker-Levy 9, un cometa que se dividió cerca de Júpiter en 1992
Un ejemplo real de ruptura ocurrió cerca de Júpiter el 8 de julio de 1992. El cometa Shoemaker-Levy 9 se acercó a unos 40,000 kilómetros por encima de las nubes de Júpiter y se dividió en más de 20 fragmentos debido a la fuerza de marea [5].
Lo interesante es que nadie vio el momento exacto de la ruptura. El cometa fue descubierto en marzo de 1993, pero cuando fue observado, ya aparecía como una fila de fragmentos, parecida a un collar de perlas. Estos fragmentos chocaron contra Júpiter entre el 16 y el 22 de julio de 1994 [5].
El glosario del Departamento de Educación Astronómica de la IAU también utiliza este cometa como ejemplo del límite de Roche [6]. Además, las cadenas de cráteres (catenas) observadas en lunas y planetas se consideran a veces el resultado de asteroides que cruzaron el límite, se rompieron y cayeron como fragmentos. Sin embargo, la causa de las catenas no es única y puede variar.
4. Qué pasa con los fragmentos rotos: formar un anillo o una luna
¿Qué pasa con los fragmentos rotos? Dentro del límite de Roche, las partículas pequeñas tienen dificultades para agruparse por su propia gravedad y formar una luna; tienden a dispersarse y formar anillos. Fuera del límite, es más fácil que se agrupen y formen satélites [2]. Así, con el mismo material, la posición respecto al límite influye en si se convierte en anillo o en luna.
De hecho, la mayoría de los anillos planetarios conocidos están dentro del límite de Roche de su planeta. Se mencionan excepciones como el anillo E y el anillo Febe de Saturno. En una fuente japonesa, se indica que algunos anillos de Saturno están dentro de 2.3 veces el radio de Saturno, y los anillos de Júpiter dentro de 1.8 veces su radio. La luna de Júpiter, Amaltea, orbita justo fuera de este límite [1].
No obstante, algunas lunas dentro del límite no se rompen. Pan (en Saturno) y Metis (en Júpiter) mantienen su forma no solo por gravedad, sino por su propia rigidez. El límite de Roche se aplica principalmente a cuerpos unidos solo por su gravedad. Un modelo de la Universidad de Purdue sugiere que Fobos alcanzará el límite, se romperá y formará un anillo alrededor de Marte. Este anillo eventualmente caería a Marte o se reagruparía en pequeñas lunas. Este ciclo podría haber ocurrido entre 3 y 7 veces en el pasado, pero sigue siendo una hipótesis [4].
5. ¿Pudieron los anillos de Saturno formarse de una luna rota?
¿Podrían los anillos de Saturno ser los restos de una luna destruida? Dado que varios anillos están dentro de 2.3 veces el radio de Saturno, se considera probable que se formaron por la ruptura de satélites [1]. Pero, ¿cuándo ocurrió esto?
En 2019, se publicaron estimaciones basadas en datos de gravedad recopilados por la nave Cassini en su última aproximación en 2017. Estos datos sugieren que los anillos tienen poca masa y se formaron hace unos 10 a 100 millones de años. Saturno se formó hace unos 4,500 millones de años [7]. Si Saturno tuviera 45 años, sus anillos tendrían entre 1 mes y 1 año de edad (10 millones de años es el 0.2% de 4,500 millones; 100 millones es el 2.2%).
Hay dos hipótesis principales sobre su formación. Una sugiere que un cometa se acercó y se rompió. La otra propone que una luna helada antigua se destruyó. Un modelo publicado por Canup en Nature en 2010 describe una luna del tamaño de Titán, con un manto de hielo y un núcleo de roca y hierro, que se acercó a Saturno. Al cruzar el límite de Roche, el manto de hielo fue arrancado para formar los anillos, mientras que el núcleo cayó en Saturno. Esta teoría explica por qué los anillos son casi puro hielo de agua [8].
Sin embargo, en diciembre de 2024, un equipo internacional liderado por Ryuki Hoshino presentó una visión diferente. Argumentan que los impactos de micrometeoritos generan partículas cargadas que no se acumulan en los anillos, sino que caen a Saturno o son absorbidas por la atmósfera. Por lo tanto, los anillos podrían ser más antiguos de lo que parecen, posiblemente tan viejos como el sistema solar, unos 4,500 millones de años [9]. La edad de los anillos sigue siendo un tema de debate.
6. Cómo calcular cuánto se acerca Fobos a Marte con una calculadora
Si tienes una calculadora, puedes verificar la magnitud de estas predicciones. Usa el valor de 2 metros cada 100 años y aplícalo a 30 y 50 millones de años. 30 millones de años son 300,000 periodos de 100 años. Multiplicando 2 metros por 300,000 obtenemos 600,000 metros, es decir, unos 600 kilómetros. Para 50 millones de años, serían unos 1,000 kilómetros.
Recuerda que este cálculo asume que Fobos se acerca a una velocidad constante todo el tiempo. No significa que se romperá solo por acercarse 600 kilómetros. No sabemos si la velocidad de acercamiento es realmente constante. Una pregunta siguiente interesante sería: ¿a qué distancia está Fobos de Marte ahora? Puedes probar con tu calculadora: con la misma suposición de velocidad constante, en 1,000 años serían 20 metros; en 10,000 años, 200 metros. Esto ayuda a entender lo largo que es un periodo de 30 millones de años. El mismo fenómeno de "acercarse demasiado" crea grietas, divide cometas y genera debates sobre la edad de los anillos.