Un Crater Enorm Ar Putea Expune Miezul unei Planete Pierdute
Un asteroid metalic misterios ar putea dezvălui în cele din urmă dacă este miezul unei planete pierdute – sau ceva și mai ciudat.
La mai bine de două secole după ce asteroidul 16 Psyche a fost identificat pentru prima dată, oamenii de știință încă încearcă să determine modul în care s-a format. Situat în centura principală de asteroizi dintre Marte și Jupiter, Psyche se clasează ca al 10-lea cel mai masiv asteroid și cel mai mare obiect cunoscut realizat în principal din metal, măsurând aproximativ 225 de kilometri în diametru. Nava spațială Psyche a NASA este programată să ajungă în 2029 cu scopul de a-i descoperi originea. Cercetătorii suspectează că ar putea fi o rămășiță a unei planete timpurii care a fost sfâșiată de coliziuni masive, sau, eventual, un fragment al unui corp stratificat cândva care și-a pierdut învelișul exterior stâncos. Alte idei sugerează că Psyche s-ar fi putut forma ca un obiect bogat în metale de la început sau că a devenit un amestec de rocă și metal după impacturi repetate cu alți asteroizi. Fiecare posibilitate indică o poveste diferită despre modul în care s-au format planetele în Sistemul Solar timpuriu.
Pentru a explora aceste posibilități, oamenii de știință de la Laboratorul Lunar și Planetar al Universității din Arizona au creat simulări pentru a înțelege cum s-ar fi putut forma un crater mare lângă polul nord al lui Psyche. Constatările lor, publicate în JGR Planets, oferă predicții care vor ajuta cercetătorii să interpreteze datele colectate de misiunea Psyche a NASA când va ajunge. Combinând aceste simulări cu observații reale, oamenii de știință speră să determine în cele din urmă din ce este făcut Psyche.
„Bazinele sau craterele de impact mari excavează adânc în asteroid, ceea ce oferă indicii despre din ce este făcut interiorul său”, a spus Namya Baijal, doctorand la LPL și primul autor al lucrării. „Simulând formarea unuia dintre cele mai mari cratere ale sale, am putut face predicții testabile pentru compoziția generală a lui Psyche când va sosi nava spațială.”
Deși asteroizii bogați în metale reprezintă mai puțin de 10% din centura principală, Psyche este cel mai mare dintre ei. Cu toate acestea, cercetătorii vor avea nevoie de măsurători directe ale navei spațiale pentru a înțelege modul în care acel metal este distribuit în interiorul său.
„Una dintre principalele noastre descoperiri a fost că porozitatea – cantitatea de spațiu gol din interiorul asteroidului – joacă un rol semnificativ în modul în care se formează aceste cratere”, a spus Baijal. „Porozitatea este adesea ignorată, deoarece este dificil de inclus în modele, dar simulările noastre arată că poate afecta puternic procesul de impact și forma craterelor lăsate în urmă.”
Asteroizii cu mai multe goluri interne tind să absoarbă energia de impact mai eficient, ceea ce duce la cratere mai adânci și mai abrupte și mai puține resturi împrăștiate pe suprafață. Comparând caracteristicile simulate ale craterului cu cele observate de nava spațială, oamenii de știință pot testa dacă interiorul lui Psyche este stratificat, cu regiuni distincte de metal și rocă, sau mai degrabă un amestec mai haotic de materiale.
Echipa de cercetare compară abordarea lor cu examinarea rămășițelor unui magazin de pizza abandonat. Psyche și alți asteroizi din centura principală sunt considerați blocuri de construcție rămase de la formarea planetelor.
„Bucătarii au plecat de mult, dar te poți uita la ceea ce a mai rămas – cuptoarele, resturile de aluat, toppingurile – și poți face deducții despre modul în care au fost făcute pizza”, a spus Erik Asphaug, profesor la LPL și coautor al studiului. „Nu putem ajunge la miezul Pământului sau al lui Marte sau al lui Venus, dar poate putem ajunge la miezul unui asteroid timpuriu.”
Dacă Psyche se dovedește a fi miezul expus al unei foste planete, lipsită de straturile exterioare, ar oferi o perspectivă rară asupra unei faze violente a evoluției planetare, care este altfel imposibil de observat direct.
„Am testat două structuri interioare principale pentru Psyche”, a spus Baijal. „Una este o structură stratificată cu un miez metalic și o manta subțire, stâncoasă, care probabil s-a format dacă o coliziune violentă a îndepărtat straturile exterioare. Cealaltă este un amestec uniform de metal și silicat, creat de un impact mai catastrofal care a amestecat totul, ca niște meteoriți bogați în metale găsiți pe Pământ.”
Folosind modele de formă detaliate bazate pe date telescopice, cercetătorii au construit o reprezentare 3D a lui Psyche și au recreat formarea unui crater mare de aproximativ 48 de kilometri lățime și 5 kilometri adâncime. În simulările lor, asteroidul a fost lovit la viteze tipice pentru centura de asteroizi, de aproximativ 5 kilometri pe secundă. Au testat diferite dimensiuni ale impactorului și au comparat două modele de structură internă (miez metalic și amestec de rocă și metal) pentru a vedea care s-ar potrivi cel mai bine cu craterul observat.
„Am descoperit că un impactor de aproximativ 5 kilometri lățime ar crea un crater de dimensiunile potrivite”, a spus Baijal. „Formarea craterului este consistentă cu ambele scenarii ale alcătuirii lui Psyche.”
Spre deosebire de planete, mulți asteroizi nu sunt solizi. În schimb, ei conțin adesea material fracturat și spații goale din coliziuni trecute. Prin includerea porozității în simulările lor, cercetătorii au arătat că aceasta are o influență majoră asupra formării craterelor și asupra modului în care resturile sunt distribuite după un impact.
„Prin tratarea riguroasă a formei, porozității și compoziției lui Psyche, această lucrare reprezintă un adevărat moment de cotitură pentru capacitatea noastră de a simula realist impacturile în tipuri unice de asteroizi”, a spus Adeene Denton, cercetător postdoctoral și un alt coautor al studiului.
Nava spațială Psyche este echipată pentru a măsura suprafața, gravitația, câmpul magnetic și compoziția asteroidului. Pe lângă formele craterelor, simulările prezic alte caracteristici pe care oamenii de știință le pot căuta, cum ar fi variațiile de densitate cauzate de impacturile care comprimă interiorul și răspândirea resturilor bogate în metale pe suprafață.
„Când nava spațială va ajunge la Psyche peste câțiva ani, geochimiștii, geologii și modelatorii din echipă se vor uita cu toții la același obiect și vor încerca să interpreteze ceea ce vedem”, a spus Asphaug. „Această lucrare ne oferă un avans.”