¿Un impacto total de Fobos haría que Marte fuera temporalmente habitable?

El impacto de Phobos, aunque sea de una sola pieza (menos probable), sería diferente al de Chicxulub. Phobos es probablemente un poco más grande que el impactador de Chicxulub, pero mucho más lento y entra casi perfectamente tangencial. La energía del impacto sería menos de una décima parte del impacto de Chicxulub, y la energía se distribuiría en una gran región alrededor del ecuador marciano. No iniciaría el vulcanismo y no calentaría a Marte de manera relevante. El calentamiento no haría que Marte fuera más amigable con la vida. La única contribución notable a la habitabilidad sería la materia orgánica adicional que se supone que contiene Fobos.

Phobos (probablemente) se desintegrará debido a las fuerzas de marea, antes de que sus fragmentos choquen con Marte. Cualquier roca suelta, polvo o regolito en la superficie se separará de Fobos por debajo del límite de Roche de

$$d=1.26~R_M\cdot\left(\frac{\rho_M}{\rho_m}\right)^\frac{1}{3},$$ con $R_M=3389.5\mbox{ km}$el radio de Marte, $\rho_M=3.9335 \mbox{ g/cm}^3$la densidad media de Marte, y $\rho_m=1.887\mbox{ g/cm}^3$la densidad media de Fobos. Esto resulta en un límite de Roche de $$d=1.26\cdot 3389.5\mbox{ km}\cdot\left(\frac{3.9335 \mbox{ g/cm}^3}{1.887\mbox{ g/cm}^3}\right)^\frac{1}{3}=5455.6\mbox{ km}.$$ Eso es para el centro de Fobos a unos 2059 km sobre la superficie ecuatorial de Marte (tomando 3396,2 km como radio ecuatorial). Por lo tanto, la desintegración comenzará mucho antes del impacto. Las rocas sueltas chocarán con Phobos y desbloquearán más material. Es difícil predecir si habrá un remanente sólido considerable para finalmente causar un gran impacto (tangencial).

La velocidad orbital de los fragmentos en el momento de la colisión será de aproximadamente

$$v_0=\frac{v_e}{\sqrt 2},$$ con $v_e=5.03\mbox{ km/s}$la velocidad de escape de Marte . La inclinación de Fobos de 1,093° (en relación con el ecuador de Marte) es casi despreciable para el cálculo de la velocidad de impacto. La velocidad de rotación ecuatorial de Marte es de unos 241,17 m/s.

Por lo tanto, la velocidad de impacto será de aproximadamente

$$\frac{5030\mbox{ m/s}}{\sqrt 2}-241.17 \mbox{ m/s}=3316\mbox{ m/s}.$$ La masa de Fobos es aproximadamente $1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}.$Esto resulta en una energía de impacto cinético de $$\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}\cdot 1.0659\cdot 10^{16}\mbox{ kg}\cdot (3316\mbox{ m/s})^2=5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}.$$

El calor de fusión del agua es de unos 334 kJ/kg, el calor de vaporización del agua a 0°C es de unos 2504 kJ/kg, en total se necesitan 2838 kJ/kg para evaporar el hielo de agua a 0°C. Por tanto, la energía de impacto de Fobos sería suficiente para evaporar

$$\frac{5.86\cdot 10^{22}\mbox{ J}}{2.838 \cdot 10^{6}\mbox{ J/kg}}=2.06\cdot 10^{16}\mbox{ kg}$$ de hielo de agua de 0°C, correspondiente a $2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3$de agua liquida.

El área de la superficie de Marte es de unos 144.798.500 km², o$1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2$. Distribuida equitativamente, podríamos obtener una capa de hielo de agua correspondiente a

$$\frac{2.06\cdot 10^{13}\mbox{ m}^3}{1.447985\cdot 10^{14}\mbox{ m}^2}=0.142\mbox{ m},$$ (correspondiente a 14,2 kg/m² de agua líquida) evaporada por la energía del impacto.

Con una gravedad superficial de 3.711 m/s², esto correspondería a una presión de$14.2 \mbox{ kg/m}^2\cdot 3.711 \mbox{ m/s}^2= 52.8 \mbox{ N/m}^2=0.528\mbox{ hPa}$.

La presión atmosférica actual en Marte es de unos 6,3 hPa, con cambios diurnos, estacionales y regionales. Por lo tanto, podríamos obtener un aumento de presión máximo del 10% a corto plazo en la atmósfera marciana por el vapor de agua, en un caso ideal.

Al final, un impacto de Fobos, o sus fragmentos, daría como resultado una reelaboración regional de la superficie marciana en la región ecuatorial, pero no un cambio global a largo plazo.

El simple derretimiento del hielo de agua daría lugar a un océano global con una profundidad de aproximadamente 1,2 m. Pero este océano herviría debido a la baja presión atmosférica y se congelaría nuevamente. Lo mismo ocurre con los lagos locales debido a la topografía irregular.

Los cálculos del modelo con una liberación de dióxido de carbono causarían algún efecto invernadero temporal, pero en la región ecuatorial una liberación de dióxido de carbono es incluso más improbable que una liberación de vapor de agua.

Noté un error importante en el excelente cálculo de Gerald anterior. Una capa de agua de 0,142 m de espesor por metro cuadrado tiene una masa de 142 kg, no de 14,2 kg. Esto significa que los resultados de Gerald deben multiplicarse por 10:

14,2 kg/m2 x 3,711 m/s2 = 528 N/m2 = 5,28 hPa

Esto es comparable a la actual presión media en la superficie marciana de ~6,3 hPa.

Una nota al margen: la órbita en el impacto también podría ser una elipse con la órbita actual como apoapsis y la superficie marciana como periapsis. Este cambio hipotético en la órbita aumentaría la velocidad del impacto a ~4,3 km/s (primera ecuación en https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_speed#Precise_orbital_speed ). Sin embargo, esto probablemente debería lograrse artificialmente y no tiene nada que ver con el decaimiento natural de la luna.