Japón lanza la misión MMX para traer muestras de Fobos y posibles vestigios de Marte en 2031

Un viaje de cinco años en busca de al menos 10 gramos de otro mundo

La nave japonesa Martian Moons eXploration (MMX) partió rumbo a Marte con un objetivo pequeño pero ambicioso: traer a la Tierra en 2031 al menos 10 gramos de material de su luna Fobos. Entre esos granos podría haber fragmentos expulsados del propio Marte, lo que permitiría a los científicos estudiar material de un planeta cuyos programas de retorno directo de muestras han tropezado con problemas de costos y dificultades técnicas.

La misión, conocida como MMX, despegó a bordo de un cohete H3 desde el Centro Espacial de Tanegashima a las 4:41 a. m., hora estándar de Japón, del 20 de octubre, que correspondía al 19 de octubre en el este de Estados Unidos. La nave se separó del cohete unos 71 minutos después, estableció comunicaciones y desplegó sus paneles solares.

Yasuhiro Kawakatsu, director del proyecto MMX en la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), describió el estado de la nave tras la separación:

«Hasta ahora, todo va bien».

La descripción general de la misión MMX de JAXA detalla un viaje que incluye observaciones de las dos lunas de Marte, el envío de un vehículo explorador antes de la llegada de la nave principal, la toma de muestras en Fobos y la recuperación de una cápsula de retorno en Australia. El objetivo de la agencia es obtener al menos 10 gramos en total, no una cantidad garantizada en cada aterrizaje.

MMX se basa en las misiones Hayabusa de Japón, que trajeron muestras de los asteroides Itokawa y Ryugu en 2010 y 2020. Su destino plantea una nueva dificultad: operar cerca de una luna pequeña mientras Marte, mucho más grande, ejerce constantemente su fuerza gravitatoria sobre la nave.

Hiroshi Yamakawa, presidente de JAXA, declaró que el lanzamiento había sido exitoso y describió el inicio de la misión:

«Acaba de comenzar un largo viaje de cinco años».

¿Qué ocurrirá entre el lanzamiento y el aterrizaje en Australia?

Se espera que MMX llegue a Marte en agosto del año siguiente y pase luego alrededor de tres años investigando el planeta y sus lunas. El viaje de regreso debería durar aproximadamente otro año.

La página del proyecto MMX de JAXA presenta el calendario general en años fiscales japoneses: lanzamiento en el año fiscal 2026, entrada en órbita marciana en el año fiscal 2027 y regreso en el año fiscal 2031. El año fiscal de Japón comienza en abril, mientras que el itinerario público más detallado de la misión prevé el regreso a la Tierra en 2031.

• 20 de octubre de 2026, hora de Japón: MMX despega de Tanegashima a bordo de un cohete H3.
• Agosto de 2027: Se espera que la nave llegue a Marte y comience su campaña de observación.
• Finales de 2028 o principios de 2029: Las previsiones operativas sitúan en este período el despliegue del vehículo explorador Idefix, seguido de posibles aterrizajes de la nave en 2029. El calendario público de la misión de JAXA agrupa en 2030 las observaciones y actividades de toma de muestras más detalladas.
• 2030: Está previsto que MMX deje Marte; en la información sobre el lanzamiento se señala noviembre como el mes previsto para la partida.
• 2031: Se espera que una cápsula con las muestras aterrice en Australia antes de que el material sea trasladado a Japón.

Deimos, la luna más pequeña de Marte, también forma parte del programa de observación. MMX prevé estudiarla a distancia y durante sobrevuelos. El plan detallado de toma de muestras se centra en Fobos; Deimos será investigada mediante observaciones de la nave.

¿Por qué es tan difícil explicar el origen de estas lunas?

Fobos tiene unos 22 kilómetros de diámetro y orbita a unos 6.000 kilómetros sobre la superficie marciana; completa alrededor de tres órbitas al día. Deimos es más pequeña, con unos 12 kilómetros de diámetro. Ninguna se parece a la Luna de la Tierra, grande y redondeada.

Hay dos explicaciones principales para su presencia. Según la hipótesis de captura, originalmente eran asteroides que Marte atrajo con su gravedad. Según la hipótesis del gran impacto, una colisión lanzó material de Marte al espacio, donde parte de él se agrupó y formó lunas.

Sus superficies oscuras se parecen a las de ciertos asteroides primitivos, lo que respalda la hipótesis de captura. Sus órbitas casi circulares alrededor del ecuador marciano encajan mejor con la formación a partir de un anillo de restos de una colisión. Además, la gravedad relativamente débil de Marte hace difícil que capture intacto un asteroide que pase cerca.

Tom Statler, científico principal de la NASA para los cuerpos pequeños del sistema solar, explicó cómo MMX pondrá a prueba estas explicaciones:

«Al viajar a las lunas de Marte, estudiarlas de cerca y traer muestras a la Tierra, podremos determinar si el material de Fobos se parece más a la composición de un asteroide o a los restos creados por una colisión en la que participó Marte».

¿Qué podrían revelar los granos sobre el agua y la historia planetaria?

Las mediciones de laboratorio podrían distinguir entre material calentado durante una colisión enorme y material conservado en el interior de un asteroide antiguo. Un gran impacto podría dejar roca vítrea, minerales alterados por una presión extrema y señales de que se perdieron sustancias que se vaporizan con facilidad, como el agua.

Un origen asteroidal, en cambio, podría producir material rico en carbono, arcillas y compuestos orgánicos. Los compuestos orgánicos son sustancias químicas que contienen carbono, entre ellas muchas de las que intervienen en los sistemas vivos. Los científicos analizarán su composición e historia junto con los minerales que los rodean.

La química del agua podría aportar otra pista. El hidrógeno común y su forma más pesada, el deuterio, se encuentran en proporciones distintas en diferentes partes del sistema solar. Medir su proporción en el material recuperado podría ayudar a los investigadores a determinar dónde se formó y a estudiar cómo llegó el agua a los planetas rocosos.

Los científicos también están poniendo a prueba variantes de las dos principales teorías sobre el origen de las lunas. Jacob Kegerreis, científico planetario del Imperial College de Londres, ha simulado cómo Marte desgarra un asteroide con su gravedad y produce un disco de escombros que podría formar lunas. Matija Cuk, científico investigador del Instituto SETI, ha estudiado ciclos repetidos en los que una luna se desintegra y vuelve a formarse como un objeto más pequeño.

La antigüedad de los minerales y los efectos de la exposición al espacio podrían ayudar a poner a prueba esas hipótesis. Los investigadores también esperan mejorar la cronología de los impactos alrededor de Marte. Determinar la edad de los granos recuperados podría proporcionarles una referencia más sólida que la práctica actual de adaptar una cronología elaborada a partir de la Luna de la Tierra.

Fobos podría haber acumulado fragmentos de Marte

Los impactos de asteroides en Marte pueden lanzar rocas y polvo al espacio. Como Fobos orbita cerca, parte de esos escombros podría depositarse en su superficie. Por lo tanto, MMX podría recoger una mezcla de material lunar y granos procedentes de Marte.

Kiyoshi Kuramoto, científico planetario de la Universidad de Hokkaido y director del equipo científico internacional de la misión, calcula que el material marciano podría representar alrededor del 1 % de una muestra. En esa proporción, una colección de 10 gramos contendría unos 0,1 gramos, o 100 miligramos, de Marte. La proporción real solo se conocerá cuando los investigadores identifiquen y analicen los granos recuperados.

Algunos fragmentos podrían proceder de rocas antiguas formadas cuando Marte era más cálido y húmedo. Otros podrían haber sido extraídos de zonas más profundas de la corteza por impactos posteriores. Los investigadores quizá puedan vincular parte del material más reciente con cráteres marcianos relativamente jóvenes.

Identificar esos granos será difícil. Podrían ser extremadamente pequeños, quizá no se conozca con certeza su ubicación de origen y la radiación en Fobos, que carece de atmósfera, los habrá alterado. Los científicos tendrán que reconstruir su historia mediante análisis químicos, de la estructura mineral y de la antigüedad.

Un vehículo explorador se adelanta en un entorno de gravedad excepcionalmente débil

Idefix, un vehículo explorador aportado por las agencias espaciales francesa y alemana, está diseñado para explorar Fobos antes de que la nave principal intente aterrizar. El vehículo pesa unos 25 kilogramos y podría operar alrededor de 100 días.

MMX lo soltará desde una altura inferior a 100 metros sobre la superficie. La gravedad en la superficie de Fobos es menos de una milésima parte de la terrestre, por lo que el vehículo descenderá suavemente. Aun así, el aterrizaje es complicado porque el robot podría rebotar o volcar, y para avanzar tendrá que controlar cuidadosamente que sus ruedas mantengan el contacto con el suelo.

Idefix lleva cámaras e instrumentos para examinar los minerales y las características de la superficie. Sus observaciones deberían ayudar al equipo a determinar si el terreno es firme o suelto, detectar peligros y elegir lugares con información geológica útil.

La nave principal realizará su propio reconocimiento con cámaras, lidar y espectrómetros, entre los 13 instrumentos que lleva. El lidar mide distancias mediante luz láser y permite al equipo cartografiar pendientes y formas de la superficie. Los espectrómetros analizan la luz u otras radiaciones para identificar las sustancias presentes.

Entre los instrumentos aportados por la NASA está MEGANE, un espectrómetro de rayos gamma y neutrones desarrollado por investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins y del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. Medirá las señales que se producen cuando partículas de alta energía chocan con la superficie, lo que ayudará a los científicos a determinar qué elementos químicos contiene Fobos.

Dos métodos de toma de muestras, con muy poco margen de error

MMX debe acercarse a los lugares de aterrizaje elegidos con una precisión de unos 10 metros. Fobos tiene un terreno irregular, una gravedad extremadamente débil y un entorno gravitatorio muy influido por Marte. La nave viajará alrededor de Marte por una trayectoria que la mantendrá cerca de Fobos, llamada órbita cuasisatelital, en vez de asentarse en una órbita estable convencional alrededor de la luna.

JAXA prevé hasta dos aterrizajes, lo que dará a la misión la posibilidad de recoger material de distintos terrenos. A través de ciertos filtros, algunas regiones de Fobos se ven rojizas y otras azuladas, lo que podría reflejar diferencias en los minerales, los impactos o la exposición al espacio.

Un dispositivo de extracción alcanzará unos dos centímetros por debajo de la superficie. Un segundo recolector, aportado por la NASA, liberará nitrógeno presurizado para empujar granos sueltos hacia un contenedor. El uso de ambos métodos permitirá acceder a material poco profundo del subsuelo y a polvo superficial.

Se prevé que la nave permanezca en el suelo solo unas horas. Sus patas de aterrizaje deberán amortiguar el contacto con suavidad suficiente para evitar que vuelque o rebote hacia el espacio. Los ingenieros también tendrán que gestionar un retraso en las comunicaciones que, según JAXA, puede alcanzar los 44 minutos para que una señal viaje hasta la nave y regrese.

Por eso, los controladores en la Tierra no podrán responder de inmediato durante el descenso. La nave necesitará sistemas de navegación y control a bordo para seguir la aproximación prevista y responder a cambios rápidos.

¿Hasta dónde puede llegar la búsqueda de vida antigua?

Los científicos esperan que los posibles granos marcianos revelen las condiciones en las que pudo haber existido vida. Los minerales asociados al agua y la química orgánica conservada podrían ayudar a reconstruir los ambientes del pasado del planeta.

Kuramoto, director del equipo científico de la misión, planteó una posibilidad más ambiciosa:

«Sí creo que existe la posibilidad de que esa muestra de arena contenga rastros químicos de actividad biológica».

Las investigaciones sobre la supervivencia a los impactos ayudan a explicar por qué los científicos consideran esa posibilidad. Lily Zhao, recién graduada de un doctorado en la Universidad Johns Hopkins, sometió a la resistente bacteria Deinococcus radiodurans a impactos diseñados para imitar ciertos aspectos de la colisión con un asteroide. Algunas bacterias sobrevivieron a presiones de hasta 30 veces las de la fosa oceánica más profunda.

El experimento aborda una etapa de un viaje difícil. Cualquier material biológico que viajara de Marte a Fobos también tendría que soportar la expulsión, el tránsito por el espacio, el aterrizaje y una exposición prolongada a la radiación. Los investigadores que estudien las muestras de MMX tendrían que analizar esa historia y, al mismo tiempo, controlar cuidadosamente la contaminación terrestre.

Wataru Fujiya, cosmoquímico de la Universidad de Ibaraki y director del equipo de análisis de muestras, espera que los granos se manipulen en cámaras de laboratorio protegidas del Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica de JAXA, en Sagamihara. El vacío o el nitrógeno inerte ayudarán a conservar el material para su estudio.

Una vía distinta a la carrera por traer rocas de Marte

El vehículo explorador Perseverance de la NASA recoge desde 2021 muestras marcianas seleccionadas cuidadosamente y registra las rocas y el entorno de donde proceden. El plan para recuperarlas perdió el financiamiento del Congreso en medio del aumento de los costos y las dudas sobre su viabilidad técnica, entre ellas la dificultad de lanzar el material recogido desde la superficie marciana.

MMX sigue otra vía: recoger muestras de una luna con una gravedad mucho más débil. Los granos marcianos que se encuentren allí permitirían estudiar material cuya historia geológica es menos segura, mientras que la colección de Fobos respondería a sus propias preguntas sobre la formación de la luna y el movimiento de material por el sistema solar.

Está previsto que la misión Tianwen-3 de China despegue alrededor de 2028 y podría traer muestras directamente de Marte a partir de 2031. La incertidumbre sobre sus calendarios y el de MMX hace que no se sepa cuál llegará primero.

Las estimaciones divulgadas con el lanzamiento sitúan el costo de MMX en 578 millones de dólares, frente a una estimación de 350 millones publicada antes del lanzamiento. Participan cinco agencias espaciales que combinan la experiencia japonesa en naves y retorno de muestras con instrumentos, tecnología para vehículos exploradores y apoyo científico de socios internacionales.

Tras recuperar la cápsula en Australia, JAXA prevé clasificar y catalogar el material antes de distribuir partes para la investigación. Se espera que el Centro Espacial Johnson de la NASA reciba el 15 % de la colección. Si MMX trae exactamente 10 gramos, esa parte pesaría 1,5 gramos.

Las misiones anteriores de Japón a asteroides demostraron que incluso muestras diminutas pueden dar lugar a amplios estudios de laboratorio. Ahora MMX debe completar las etapas operativas más difíciles: llegar a Marte, examinar un terreno desconocido, aterrizar sin contratiempos, recoger material y traerlo de vuelta. Los intentos soviéticos y rusos de investigar Fobos, incluida la misión Fobos-Grunt, lanzada en 2011, fracasaron antes de cumplir sus objetivos.

Puntos clave

• MMX despegó de Tanegashima el 20 de octubre en Japón, fecha que correspondía al 19 de octubre en el este de Estados Unidos.
• JAXA aspira a traer a la Tierra al menos 10 gramos de material de Fobos en 2031.
• El vehículo explorador Idefix examinará la superficie antes de hasta dos aterrizajes de la nave, que utilizará dispositivos de extracción y recolección con gas.
• Los granos recuperados podrían ayudar a explicar cómo se formaron las lunas de Marte y cómo el agua y el material orgánico se desplazaron por el sistema solar.
• Los científicos calculan que los restos de Marte podrían representar alrededor del 1 % de la colección.
• Se espera que la cápsula de retorno aterrice en Australia; después, las muestras se estudiarán en Japón y se compartirán con investigadores de otros países.