(16) Psyche, l’asteroide metallico che porta il nome della dea greca nota per la sua straordinaria bellezza, ha un’origine ancora misteriosa. Tanto che, per scoprirla, la Nasa ha costruito e lanciato nell’ottobre 2023 una missione che porta lo stesso nome, mentre nell’attesa i ricercatori conducono simulazioni per districarsi fra le diverse ipotesi in concorso. In uno studio pubblicato la scorsa settimana su Jgr Planets e guidato dal Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona, l’attenzione si è concentrata sulla formazione di un grande cratere vicino al polo nord di Psyche, per determinarne la composizione chimica, che verrà verificata nel 2029 all’arrivo della sonda.
Illustrazione artistica dell’asteroide (16) Psyche. Crediti: Maxar/Asu/P.Rubin/Nasa/Jpl-Caltech
Con i suoi 250 km di diametro, Psyche è il decimo asteroide più massiccio della fascia principale tra Marte e Giove, nonché il più grande asteroide metallico conosciuto – considerando che meno del dieci per cento degli asteroidi nella fascia principale è ricco di metallo. Potrebbe essere quel che resta del nucleo metallico di un pianeta mai formato e prematuramente disgregato da collisioni violente, oppure un frammento planetario che si era differenziato in strati prima di perdere il proprio mantello roccioso esterno. Potrebbe essere nato con una composizione ricca di metalli, oppure essere diventato una miscela di roccia e metallo a seguito di ripetuti impatti con altri asteroidi.
«I grandi bacini da impatto o crateri scavano in profondità nell’asteroide, fornendo indizi sulla composizione del suo interno», spiega Namya Baijal, dottoranda presso il Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona e prima autrice dell’articolo. «Simulando la formazione di uno dei suoi crateri più grandi, siamo stati in grado di formulare previsioni sulla composizione globale di Psyche, verificabili al momento dell’arrivo della sonda».
Le simulazioni hanno mostrato che la porosità – cioè la quantità di spazio vuoto all’interno dell’asteroide – gioca un ruolo significativo nella formazione dei crateri. La porosità, spiegano i ricercatori, viene spesso trascurata perché difficile da includere nei modelli, ma è una caratteristica che può influenzare fortemente il processo d’impatto e la morfologia dei crateri risultanti. Quando un asteroide è poroso, risulta comprimibile e l’energia dell’impatto viene assorbita in modo efficiente, dando origine a crateri più profondi e ripidi e a una minore quantità di materiale espulso, disperso sulla superficie. Confrontando questi crateri simulati con le osservazioni della sonda, sarà possibile verificare se l’interno di Psyche sia stratificato in livelli distinti di roccia e metallo oppure costituito da una miscela disordinata di materiali.
«Il nostro approccio è un po’ come entrare in una pizzeria abbandonata: i cuochi se ne sono andati da tempo, ma è possibile osservare ciò che è rimasto — i forni, i resti di impasto, i condimenti — e trarre inferenze su come venivano preparate le pizze», dice Erik Asphaug, professore presso il Lunar and Planetary Laboratory e coautore dello studio. «Non possiamo accedere ai nuclei della Terra, di Marte o di Venere, ma forse possiamo raggiungere il nucleo di un asteroide primordiale».
In altre parole, se Psyche si rivelasse un nucleo planetario esposto, in cui la maggior parte della crosta rocciosa è stata rimossa, offrirebbe una finestra su una fase cruciale della formazione dei pianeti che altrimenti non sarebbe osservabile.
I ricercatori hanno utilizzato il codice Smoothed Particle Hydrodynamics per simulare la formazione del bacino da impatto del Polo Nord di Psyche, generato da un corpo impattante che ha colpito la superficie con un angolo di 45 gradi. I colori indicano la densità del materiale: il giallo rappresenta il corpo impattante, mentre il viola rappresenta il bersaglio Psyche. Crediti: Namya Baijal
Nello studio i ricercatori hanno testato due principali strutture interne di Psyche: una struttura stratificata con un nucleo metallico e un sottile mantello roccioso, probabilmente formatasi in seguito a una collisione violenta che ha rimosso gli strati esterni; e una miscela uniforme di metallo e silicati, prodotta da un impatto più catastrofico che ha rimescolato completamente i materiali, analogamente a quanto osservato in alcuni meteoriti ricchi di metallo rinvenuti sulla Terra. Hanno usato il codice Smoothed Particle Hydrodynamics per simulare la formazione del bacino da impatto del Polo Nord di Psyche – una depressione larga poco meno di 50 km e profonda poco meno di 5 km – generato da un corpo impattante che ha colpito la superficie con un angolo di 45 gradi a velocità tipiche delle collisioni nella fascia degli asteroidi – circa 17mila km/h. Hanno poi variato le dimensioni degli impattori e testato i due modelli (nucleo metallico e miscela roccia-metallo) per verificare quale dei due potesse riprodurre le dimensioni del cratere.
«Abbiamo riscontrato che un impattore di circa cinque chilometri di diametro genererebbe un cratere delle dimensioni osservate», dice Baijal. «La formazione del cratere è compatibile con entrambi gli scenari relativi alla composizione di Psyche».
La sonda Psyche è dotata di strumenti progettati per studiare la superficie dell’asteroide, il campo gravitazionale, il campo magnetico e la composizione. Secondo i ricercatori, le previsioni di queste simulazioni offriranno un punto di partenza per aiutare il team multidisciplinare di esperti a capire come interpretare i dati raccolti dalla sonda.
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of Geophysical Research: Planets l’articolo “Exploring the interior structure of (16) Psyche through basin scale collisions“, di Namya Baijal, Erik Asphaug, C. Adeene Denton, Martin Jutzi, Sabina Raducan, Saverio Cambioni, Linda T. Elkins-Tanton e Amanda Alexander