IL SOSPETTO DA OSSERVAZIONI IN BANDA ULTRAVIOLETTA

Psyche è un asteroide arrugginito?

Il massiccio asteroide metallico (16) Psyche è stato osservato nell'ultravioletto nel 2017 utilizzando il telescopio spaziale "Hubble". Dalla paziente analisi dei dati i ricercatori hanno trovato due bande di assorbimento alle lunghezze d'onda di 250 e a 276 nanometri, che sarebbero compatibili con la presenza di ruggine sulla superficie dell'asteroide. Questa scoperta si aggiunge a quella del ghiaccio d'acqua fatta nel 2016 osservando l'asteroide nell'infrarosso e rendono Psyche un obiettivo molto interessante per una missione spaziale della Nasa che verrà lanciata nel 2023

     28/10/2020
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L’asteroide (16) Psyche sarà l’obiettivo di una futura missione spaziale della Nasa, che dovrebbe essere lanciata nel 2023 e arrivare al target nel 2030. Psyche è un asteroide davvero interessante: si trova nella fascia principale degli asteroidi – ossia nella regione di spazio compresa fra le orbite di Marte e Giove – e con i suoi 226 km di diametro effettivo è il maggiore degli asteroidi di tipo M. Questa particolare classe di asteroidi riflettono molto bene le onde radar e si pensa che abbiano una composizione chimica dominata da una lega di ferro-nichel. Riguardo la loro origine, l’ipotesi che va per la maggiore è che si tratti dei resti di core metallici di grandi protopianeti differenziati che – in seguito a una serie di collisioni con grandi asteroidi avvenute nel sistema solare primordiale – hanno perso il loro mantello roccioso restando, per così dire, allo scoperto. In poche parole si tratterebbe di vere e proprie miniere a cielo aperto, da qui l’interesse – anche economico se si pensa in una prospettiva di largo respiro – per la loro esplorazione spaziale diretta.

Immagini di Psyche dalla survey Harissa dell’Eso. Notare la forma piuttosto irregolare dell’asteroide a dispetto delle grandi dimensioni. Crediti: Eso/Lam

Psyche è abbastanza massiccio da perturbare le orbite degli altri asteroidi quindi è stato possibile stimarne direttamente la massa. Dividendo la massa per il volume si trova la densità media che per Psyche vale circa 4 grammi per centimetro cubo, un valore consistente con una composizione di ferro-nichel a patto di avere un 40 per cento di macroporosità, ossia di cavità al suo interno. Quindi Psyche non sarebbe un corpo monolitico, ma avrebbe più una struttura a “rubble pile”, creatasi in seguito alla frammentazione di un core metallico primordiale. Il condizionale è d’obbligo perché la densità media di Psyche può essere spiegata anche assumendo una composizione mista roccia-metallo senza ricorrere alla porosità oppure facendo ricorso al fenomeno del ferrovulcanismo. Osservazioni nell’infrarosso condotte nel 2016 con l’Infrared Telescope Facility della Nasa hanno permesso di accertare la presenza di una banda di assorbimento a 3 micrometri che è stata attribuita alla presenza di ghiaccio acqua o all’ossidrile OH. Probabilmente l’acqua è stata portata sulla superficie di Psyche in un remoto passato dalle collisioni con piccoli asteroidi primitivi di tipo C, ricchi di acqua e carbonio, come l’asteroide Bennu oggetto della missione Osiris-Rex.

Lo spettro Uv di Psyche ripreso con Hst. Le frecce indicano gli assorbimenti attribuiti alla ruggine. Crediti: Becker et al., 2020

Per analizzare la composizione della superficie di Psyche, Tracy Becker e colleghi hanno utilizzato lo spettrografo del telescopio spaziale “Hubble” (Hst) nell’aprile 2017, per osservare la superficie dell’asteroide nell’ultravioletto (Uv). Uno spettrografo è uno strumento in grado di suddividere la radiazione che riceviamo da un corpo in base alla lunghezza d’onda, lo stesso fenomeno che si verifica in natura quando guardiamo l’arcobaleno. Nel caso di Psyche la luce non viene emessa direttamente dall’asteroide, ma è semplicemente quella del Sole riflessa dalla superficie del corpo. I ricercatori hanno scelto questa regione dello spettro elettromagnetico perché l’Uv può essere più sensibile alle proprietà dei minerali rispetto all’infrarosso e questo facilita l’analisi della composizione chimica superficiale. Peraltro, pur essendo un target interessante, l’ultima volta che Psyche è stato osservato nell’Uv risale ai lontani anni ’80 del secolo scorso, grazie al più che longevo satellite International Ultraviolet Explorer (Iue). Era tempo di nuove osservazioni fatte con strumenti molto più sensibili rispetto a 40 anni fa.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati in un articolo sul The Planetary Science Journal. Nell’Uv la superficie di Psyche è stata osservata alle lunghezze d’onda comprese fra 170 e 310 nanometri e sono state scoperte della bande di assorbimento a 250 e 276 nm (nanometri). In pratica, a questi valori di lunghezza d’onda la superficie di Psyche assorbe in misura leggermente maggiore la radiazione Uv che gli arriva dal Sole. Confrontando con gli spettri di diversi minerali analizzati in laboratorio si vede che molti di questi presentano assorbimenti a 250 o a 276 nm, ma nessuno li presenta entrambi.

Purtroppo la ricerca dei minerali corrispondenti a determinati assorbimenti osservati nei corpi solidi è molto più complicata rispetto all’analisi dell’atmosfera delle stelle, dove gli elementi sono presenti allo stato di gas e i relativi assorbimenti sono più facili da identificare senza ambiguità. Provando con varie possibili composizioni – ragionevoli per un asteroide di tipo M – i ricercatori sono giunti alla conclusione che queste bande di assorbimento sono compatibili con la presenza di ossido di ferro sulla superficie dell’asteroide.

I ricercatori hanno programmato le osservazioni con Hst in modo tale da poter osservare i due emisferi opposti di Psyche sfruttando il fatto che l’asteroide ruota su se stesso in appena 4,2 ore. Il risultato è che non hanno trovato variazioni significative nello spettro quindi la composizione di Psyche – almeno per la parte di superficie analizzata – appare piuttosto omogenea.

La presenza di ossido di ferro, in parole povere di ruggine, in un certo senso è coerente con il ferro e il ghiaccio d’acqua che sappiamo essere presenti sulla superficie di Psyche. Naturalmente parecchio lavoro resta da fare, le osservazioni in Uv andrebbero ripetute e il database degli spettri di assorbimento dei composti solidi esteso, in modo da coprire un maggior numero di possibili combinazioni. Non si può escludere che esistano composti spettralmente simili alla ruggine nell’Uv. Per ora resta il fatto che la missione spaziale su Psyche avrà molto su cui lavorare per dipanare i misteri di questo asteroide, ruggine compresa.