Describen de forma más precisa el campo gravitatorio de Fobos

Foto: NASA/JPL

Fobos es el mayor y más cercano de los dos satélites naturales de Marte. A pesar de décadas de exploración marciana, los expertos tienen pocos datos de Fobos como, por ejemplo, su campo gravitatorio. Sin embargo, Shi Xian y sus colaboradores del Observatorio Astronómico de Shanghai, en colaboración con la Universidad Técnica de Berlín, han actualizado los modelos de trabajo para el campo gravitatorio de Fobos. Su trabajo, titulado ‘Modelos de Trabajo para el Campo Gravitatorio de Fobos’, se ha sido publicado en ‘Science China’.

Los científicos recuerdan que Marte tiene dos satélites naturales, Fobos y Deimos. A diferencia de la Luna de la Tierra, las lunas de Marte son relativamente pequeñas en tamaño y tienen una forma irregular. Se han sugerido diferentes escenarios para el origen de estos dos satélites, tales como asteroides o impactos en Marte; aunque ninguna de las teorías sobre su origen ha sido confirmada.

Para desvelar los misterios de las lunas de Marte, los científicos necesitan una comprensión más detallada de sus propiedades físicas, entre las que el campo gravitatorio es de gran importancia. Los modelos existentes de campo gravitatorio de Fobos se basan en modelos antiguos, de baja resolución y precisión.

Desde 2003, el Mars Express (MEX) ha estado orbitando Marte en una órbita polar elíptica que le ha permitido realizar sobrevuelos regulares de Fobos, durante los cuales acumuló datos de imágenes de alta calidad, que han ayudado a establecer un nuevo modelo.

Los autores introdujeron tres métodos diferentes para desarrollar modelos de campo gravitatorio basados en la forma, es decir, el enfoque de expansión armónica (HEA, por sus siglas en inglés), el enfoque de la masa de los elementos (MEA, por sus siglas en inglés), y el enfoque de aproximación poliédrica (PAA, por sus siglas en inglés). Estos métodos se utilizan, comúnmente, en el modelado del campo gravitacional de pequeños cuerpos del sistema solar.

El HEA transforma, analíticamente, los coeficientes de expansión armónica esférica del modelo, en coeficientes del modelo del campo gravitatorio. Por otro lado, al tratar el satélite como una acumulación de cubos o poliedros, el MEA y el PAA calculan, numéricamente, los valores de potencial gravitatorio en una malla espacial determinada. Los tres métodos tienen sus propias ventajas, especialmente cuando se consideran con diferentes propósitos; por lo tanto, los autores los adoptaron todos para el modelado. Las comparaciones de los resultados muestran una buena consistencia, lo que confirma la fiabilidad del modelo adquirido, así como la viabilidad de los métodos.

Los científicos obtuvieron un conjunto de coeficientes armónicos esféricos para el campo gravitatorio de Fobos mediante la aplicación de HEA; estos coeficientes completan el modelo hasta el grado y orden 17, convirtiéndolo en el más detallado hasta el momento. Los análisis de los coeficientes de menor grado describen a Fobos como un pequeño cuerpo, de forma irregular. Sin embargo, dado que la estimación tiene una incertidumbre de alrededor del 50%, las desviaciones impiden saber más sobre la estructura interna de Fobos.

Debido a la débil gravitación, y a una rotación relativamente rápida, los materiales sobre la superficie de estos cuerpos pequeños experimentan, normalmente, un entorno dinámico extraño, que no siempre se correlaciona con la topografía. Por medio de MEA, los autores han elaborado un mapa gravitatorio de la superficie de Fobos, en el que se pueden observar características prominentes de la superficie, que pueden ser identificadas con facilidad.

Los modelos de trabajo de esta investigación sirven como punto de referencia para futuros estudios sobre la estructura interna de Fobos, así como de su superficie. Ahora, los autores están trabajando en un análisis comparativo entre el medio ambiente dinámico y las características de la superficie, en busca de pistas sobre la historia evolutiva de Fobos.

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Acerca de A. Arrieta

Físico egresado de la Universidad de Córdoba con sede en la Ciudad de Montería. Magister en Física de la Universidad Nacional de Colombia con sede en la ciudad de Medellín. Docente del Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM) y docente adscrito a la Secretaría de Educación de Medellín. "Amarrar el conocimiento no te hace más sabio, en cambio compartirlo te hace más útil a la sociedad, trascender y no morir para siempre"
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