NASA: nuove mappe dell’asteroide Psyche rivelano un antico mondo di metallo e roccia

Entro la fine dell’anno, la NASA lancerà una sonda dalle dimensioni di un campo da tennis nella cintura degli asteroidi, una regione tra le orbite di Marte e Giove dove i resti del primo sistema solare circondano il sole. Una volta all’interno della cintura degli asteroidi, la navicella spaziale si concentrerà su Psyche, un grande asteroide ricco di metalli che si pensa sia il nucleo antico di un pianeta primordiale. La sonda, che prende il nome dal bersaglio dell’asteroide, trascorrerà quindi quasi due anni in orbita e ad analizzare la superficie di Psyche alla ricerca di indizi sull’evoluzione dei primi corpi planetari.

In vista della missione, gli scienziati planetari del MIT e altrove hanno ora fornito un’anteprima di ciò che la navicella spaziale Psyche potrebbe vedere quando raggiunge la sua destinazione. In un articolo apparso sul Journal of Geophysical Research: Planets, il team presenta mappe più dettagliate delle proprietà della superficie dell’asteroide fino ad oggi, basate sulle osservazioni effettuate da un’ampia gamma di telescopi terrestri nel nord del Cile. Le mappe rivelano vaste regioni ricche di metalli che si estendono sulla superficie dell’asteroide, insieme ad un cratere pieno di sabbia più fine e bordato di materiali più rocciosi.

Nel complesso, la superficie di Psyche è risultata sorprendentemente varia nelle sue proprietà. Le nuove mappe suggeriscono la storia dell’asteroide. Le sue regioni rocciose potrebbero essere le vestigia di un antico mantello – simile nella composizione allo strato roccioso più esterno della Terra, Marte e l’asteroide Vesta – o l’impronta degli impatti passati delle rocce spaziali. Infine, i crateri che contengono materiale metallico supportano l’idea proposta da studi precedenti secondo cui l’asteroide potrebbe aver subito le prime eruzioni di lava metallica mentre il suo nucleo antico si raffreddava.

La potenza di un telescopio

La superficie di Psyche è stata al centro di numerosi precedenti sforzi di mappatura. I ricercatori hanno osservato l’asteroide utilizzando vari telescopi per misurare la luce emessa dall’asteroide a lunghezze d’onda dell’infrarosso, che trasportano informazioni sulla composizione della superficie di Psyche. Tuttavia, questi studi non hanno potuto risolvere spazialmente le variazioni di composizione sulla superficie.

I ricercatori invece sono stati in grado di vedere Psyche in dettaglio, ad una risoluzione di circa 20 miglia per pixel, utilizzando la potenza combinata delle 66 antenne radio dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) nel nord del Cile. Ciascuna antenna di ALMA misura la luce emessa da un oggetto a lunghezze d’onda millimetriche, entro un intervallo sensibile alla temperatura e ad alcune proprietà elettriche dei materiali di superficie.

Il 19 giugno 2019, ALMA ha concentrato il suo intero array su Psyche mentre orbitava e ruotava all’interno della cintura degli asteroidi. Gli scienziati hanno raccolto dati durante questo periodo e li ha convertiti in una mappa delle emissioni termiche sulla superficie dell’asteroide, che il team ha riportato in uno studio del 2021. Questi stessi dati sono stati utilizzati per produrre il più recente modello di forma 3D ad alta risoluzione di Psyche, anch’esso pubblicato nel 2021.

Trovare il giusto abbinamento

Nel nuovo studio, gli scienziati hanno eseguito simulazioni di Psyche per vedere quali proprietà della superficie potrebbero corrispondere meglio e spiegare le emissioni termiche misurate. In ciascuno delle centinaia di scenari simulati, hanno impostato la superficie dell’asteroide con diverse combinazioni di materiali, come aree di diverse abbondanze di metalli. Hanno modellato la rotazione dell’asteroide e hanno misurato in che modo i materiali simulati sull’asteroide emetterebbero emissioni termiche. Hanno poi cercato le emissioni simulate che meglio corrispondevano alle emissioni effettive misurate da ALMA.

Lo studio ha prodotto mappe dettagliate delle proprietà della superficie di Psyche, mostrando che la facciata dell’asteroide è probabilmente ricoperta da una grande varietà di materiali. I ricercatori hanno confermato che, nel complesso, la superficie di Psyche è ricca di metalli, ma l’abbondanza di metalli e silicati varia sulla sua superficie. Questo potrebbe essere un ulteriore indizio del fatto che, all’inizio della sua formazione, l’asteroide potrebbe aver avuto un mantello ricco di silicati che da allora è scomparso.

Hanno anche scoperto che, mentre l’asteroide ruota, il materiale sul fondo di una grande depressione – probabilmente un cratere – cambia temperatura molto più velocemente del materiale lungo il bordo. Ciò suggerisce che il fondo del cratere è ricoperto da “stagni” di materiale a grana fine, come la sabbia sulla Terra, che si riscalda rapidamente, mentre i bordi del cratere sono composti da materiali più rocciosi, più lenti a riscaldarsi.

Ph. Credit: MIT