El Mars Express de l’ESA descobreix el misteri de la lluna marciana mitjançant sobrevols “falsos”

El vent solar surt de la nostra estrella, omplint el Sistema Solar de partícules energètiques. La Lluna de la Terra reflecteix aquestes partícules contínuament, i s’espera la mateixa “retrodispersió” a la lluna de Mart Fobos donades les similituds entre ambdues (ambdós són rocosos, no tenen camp magnètic i atmosfera, i orbiten planetes terrestres al Sistema Solar interior). No obstant això, el Mars Express de l’ESA només ha vist aquesta retrodispersió una vegada (el 2008), tot i apropar-se a Fobos moltes vegades.

Els investigadors informen ara de la segona detecció reeixida de partícules de vent solar reflectides a Fobos, detectades durant un sobrevol de la Lluna el gener de 2016.

“La relació de Fobos amb el vent solar ha estat durant molt de temps un enigma”, diu Yoshifumi Futaana de l’Institut Suec de Física Espacial (IRF) i autor principal del nou article sobre el sobrevol del 2016. “Sabem que Fobos ha d’interaccionar amb aquestes partícules, però no les veiem, per què? Per què Fobos es comporta de manera tan diferent a la Lluna quan els dos semblen ser bastant semblants?

“Per primera vegada en vuit anys de sobrevols, estem emocionats de tornar a veure signes d’aquestes partícules reflectides a la lluna més gran de Mart”.

Tanmateix, com que aquesta retrodispersió és tan intermitent i es veu rarament a Fobos, els científics es van preguntar si el fenomen podria haver estat causat pel mateix Mars Express reflectint partícules de vent solar. Durant el sobrevol del 2008, la nau espacial va moure la seva matriu solar i es va desplaçar per apuntar els seus instruments a Fobos, una maniobra que podria haver afectat el comportament de les partícules circumdants.

“Es va mantenir la mateixa crítica per al sobrevol del 2016: com sabem que aquesta detecció és en realitat un reflex de Fobos, i no del mateix Mars Express?” afegeix Yoshifumi.

Sobrevols “falsos”.

Per explorar aquesta possibilitat, els investigadors van realitzar tres operacions especials sense precedents, anomenades sobrevols “falsos”, amb la nau espacial el 2017. Utilitzant exactament la mateixa seqüència d’operacions, maniobres de control i ajustos de la matriu solar, Mars Express va volar en un tros d’espai ple de sol. vent però sense la presència de Fobos, realitzant essencialment un sobrevol, només sense el seu objectiu.

“En essència, estàvem completant una mena d’experiment de laboratori a Mart”, diu el coautor Mats Holmström, també de l’IRF i investigador principal de Instrument ASPERA-3 de Mars Express, que va observar les partícules reflectides. “Els sobrevols “falsos” ens permeten explorar com Mars Express influeix en el vent solar en un entorn més controlat, de manera que podríem buscar indicis que la nau espacial sigui la causa de la reflexió de les partícules”.

Els sobrevols “falsos” no van revelar cap signe que Mars Express produís o dispersés partícules entrants, cosa que suggereix que Fobos va reflectir efectivament les partícules detectades a l’espai durant els sobrevols de 2008 i 2016.

Dispersió esporàdica

Malgrat això, només s’han detectat partícules retrodispersades en dos de més d’una dotzena de sobrevols de Fobos i, fins i tot, els senyals són esporàdics i intermitents. Això és completament diferent al que veiem a la Lluna, un altre cos que no té ni atmosfera ni camp magnètic, per la qual cosa s’espera que es comporti de la mateixa manera. Per què aquesta diferència?

Yoshifumi i els seus col·legues consideren una sèrie de possibilitats, des de processos que potser tenen lloc a diferents escales espacials o temporals que les capturades per Mars Express, fins a un possible magnetisme a Fobos, passant per diferències en les composicions superficials de Fobos i la Lluna, i molt més.

“En general, és probable que les partícules intermitents es reflecteixin a la superfície de Fobos, però no podem descartar un altre origen misteriós”, afegeix Yoshifumi. “No obstant això, els sobrevols “falsos” ens van ajudar a entendre millor la situació, demostrant explícitament que Mars Express no era la font.

“Per saber-ne més, necessitem més sobrevols de Mars Express de Phobos en diverses configuracions. Fins i tot si no es veuen partícules reflectides durant aquests sobrevols, fins i tot la manca de senyal proporcionarà estadístiques valuoses”.

El vent solar que es comporta de manera diferent a Fobos i a la Lluna implica que les superfícies de cadascuna han evolucionat de manera diferent, la qual cosa planteja preguntes intrigants sobre com és diferent el sistema de Mart del nostre.

Explorant Fobos

Com una de les tres llunes del Sistema Solar interior, Fobos té un gran interès per a l’exploració espacial: passat, present i futur.

Des del programa soviètic Fobos dels anys 80 fins a futures missions com ara el Missió d’exploració de les llunes marcianes (MMX) de l’Agència Espacial Japonesa (JAXA). previst per al seu llançament a mitjans de la dècada del 2020, hi ha hagut molts esforços dedicats a explorar l’origen, l’entorn, el comportament i l’evolució de la lluna més gran de Mart.

L’ESA s’ha associat amb JAXA en la missió MMX, proporcionant equips de comunicacions, suport en el seguiment i control de naus espacials, i oportunitats perquè els científics s’uneixin a l’equip científic de la missió. MMX caracteritzarà les dues llunes marcianes, Fobos i Deimos, desplega un rover a la superfície de Fobos i retorna una mostra de Fobos a la Terra per analitzar-la. Un objectiu clau de MMX és determinar si les llunes són asteroides capturats per la gravetat de Mart o restes que queden en òrbita després d’un impacte gegant a Mart.

Més enllà del nostre coneixement de Fobos, i d’altres cossos rocosos o gelats que presenten una física similar que l’ESA planeja explorar, des de Mercuri fins als asteroides i el Llunes galileanes de Júpiter – Entendre com es comporten les partícules carregades a l’espai és fonamental per a l’exploració espacial.

Per exemple, els astronautes de la Lluna estan exposats al vent solar, una consideració clau per a l’ESA. propers plans per a les expedicions humanes a l’espai. Les interaccions superficials dels planetes i les llunes també són un component bàsic de la química de la superfície, possiblement incloent com es formen els cossos i emmagatzemen aigua.

“Aquesta troballa utilitza Mars Express d’una manera realment única per resoldre un misteri còsmic en curs: mostra un enginy meravellós i destaca la flexibilitat i les diverses capacitats de la missió”, diu el científic del projecte Mars Express de l’ESA, Dmitrij Titov.

“L’estudi també mostra el valor de els nostres companys d’operacions i arxius de dades per permetre nous descobriments i coneixements i fer possible un treball important com aquest. Hem d’entendre l’entorn espacial per explorar-lo amb satèl·lit o amb astronauta i, per tant, revelar la dinàmica en joc en el sistema marci és un pas endavant important”.

Yoshifumi i els seus col·legues van accedir a les dades del sobrevol de Phobos del 2016 proporcionat per l’Arxiu de Ciències Planetàries de l’ESA.

Notes per als editors:

Fobos reflecteix els protons del vent solar? Operacions especials de sobrevol de Mars Express amb i sense la presència de Fobos per Y. Futaana et al. (2021) es publica a JGR: Avióts. DOI: 10.1029/2021JE006969.

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb:

Relacions amb els mitjans de l’ESA
Media@esa.int