Mais de dois séculos após a descoberta do asteroide 16 Psyche, os cientistas ainda estão tentando determinar como ele se formou.
Localizado no principal cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, Psyche é o décimo asteroide mais massivo e o maior objeto conhecido feito principalmente de metal, com um diâmetro de cerca de 225 quilômetros. A espaçonave Psyche da NASA está programada para chegar em 2029 com o objetivo de descobrir suas origens. Os investigadores suspeitam que poderá ser o remanescente de um planeta antigo destruído por uma colisão massiva, ou poderão ser fragmentos de um corpo que já tinha camadas e que perdeu a sua camada exterior rochosa.
Outras ideias sugerem que Psyche pode ter-se formado como um objeto rico em metal desde o início, ou que se tornou uma mistura de rocha e metal após repetidas colisões com outros asteróides. Cada possibilidade aponta para uma história diferente sobre como os planetas se formaram no início do Sistema Solar.
Modelando uma cratera para revelar o interior de Psyche
Para explorar estas possibilidades, cientistas do Laboratório Lunar e Planetário da Universidade do Arizona conduziram simulações para compreender como se formou uma grande cratera perto do pólo norte de Psyche. As suas descobertas, publicadas no JGR Planets, fornecem previsões que ajudarão os investigadores a interpretar os dados recolhidos pela missão Psyche da NASA quando esta chegar. Ao combinar estas simulações com observações reais, os cientistas esperam eventualmente determinar do que é feita a Psique.
“Grandes bacias de impacto, ou crateras, nas profundezas do asteroide fornecem pistas sobre a sua estrutura interna”, disse Namya Baijal, candidata a doutoramento na LPL e primeira autora do artigo. “Ao simular a formação de uma das suas maiores crateras, fomos capazes de fazer previsões testáveis da composição geral de Psyche após a chegada da nave espacial.”
Embora os asteróides ricos em metais representem menos de 10% do cinturão principal, Psyche é o maior de todos. Ainda assim, os investigadores precisam de medições diretas da nave espacial para compreender a distribuição dos metais no seu interior.
Por que a porosidade é importante nos impactos de asteróides
“Uma das nossas principais descobertas é que a porosidade – a quantidade de espaço vazio dentro de um asteroide – desempenha um papel importante na formação destas crateras”, disse Baijal. “A porosidade é muitas vezes ignorada porque é difícil de incluir nos modelos, mas as nossas simulações mostram que pode influenciar fortemente o processo de impacto e a forma das crateras deixadas para trás.”
Asteróides com mais vazios internos tendem a absorver a energia do impacto de forma mais eficaz, resultando em crateras mais profundas e íngremes e menos detritos espalhados pela superfície. Ao comparar as características simuladas da cratera com as observadas pela sonda, os cientistas podem testar se o interior de Psyche é composto por camadas, com diferentes regiões de metal e rocha, ou se é uma mistura mais caótica de materiais.
Pistas sobre a formação de planetas no início do sistema solar
A equipe de pesquisa comparou seus métodos de exame dos restos de uma pizzaria abandonada. Acredita-se que Psyche e outros asteróides do cinturão principal sejam blocos de construção que sobraram do processo de formação do planeta. “Os chefs já se foram há muito tempo, mas podemos ver o que ficou para trás – o forno, os pedaços de massa, as coberturas – e inferir como a pizza foi feita”, disse Erik Asphaug, professor da LPL e coautor do estudo. “Não podemos chegar aos núcleos da Terra, de Marte ou de Vénus, mas talvez possamos chegar aos núcleos dos primeiros asteróides.”
Se Psique se revelar o núcleo exposto de um antigo planeta, despojado das suas camadas exteriores, isso proporcionaria uma visão rara de uma fase dramática da evolução planetária que, de outra forma, seria impossível de observar diretamente.
“Testamos duas estruturas internas principais de Psyche”, disse Baijar. “Uma é uma estrutura em camadas com um núcleo metálico e um manto rochoso fino, que provavelmente se formará se uma colisão violenta destruir as camadas externas. A outra é uma mistura homogênea de metais e silicatos, produzida por um impacto mais catastrófico que misturou tudo, como alguns dos meteoritos ricos em metais encontrados na Terra.”
O enorme impacto psicológico da simulação
Usando modelos detalhados de formas baseados em dados do telescópio, os pesquisadores construíram um modelo 3D de Psyche e reconstruíram a formação da grande cratera, que tem aproximadamente 30 milhas de largura e 3 milhas de profundidade. Nas suas simulações, os asteróides foram atingidos a velocidades típicas da cintura de asteróides (cerca de cinco quilómetros por segundo). Eles testaram diferentes tamanhos de impactadores e compararam dois modelos da estrutura interna (núcleo metálico e mistura de rocha e metal) para ver qual combinava melhor com as crateras observadas.
“Descobrimos que um impactador com cerca de cinco quilómetros de diâmetro teria criado uma cratera de tamanho razoável”, disse Baikal. “A formação da cratera é consistente com ambos os cenários da composição de Psyche.”
Ao contrário dos planetas, muitos asteróides não são sólidos. Em vez disso, muitas vezes contêm material fraturado e espaços vazios de colisões anteriores. Ao levar em conta a porosidade nas suas simulações, os investigadores mostraram que esta tem um impacto significativo na formação de crateras e na distribuição de detritos após um impacto.
“Ao abordar rigorosamente a forma, a porosidade e a composição de Psyche, este trabalho representa um verdadeiro divisor de águas na nossa capacidade de simular de forma realista tipos únicos de impactos de asteróides”, disse Adeene Denton, investigadora de pós-doutoramento e outra co-autora do estudo.
A missão mental da NASA e o que vem a seguir
A espaçonave Psyche pode medir a superfície, a gravidade, o campo magnético e a composição do asteroide. Além do formato da cratera, as simulações prevêem outras características que os cientistas podem procurar, como mudanças de densidade induzidas por impacto que comprimem o interior e a propagação de detritos ricos em metais pela superfície.
“Daqui a alguns anos, quando a sonda chegar a Psyche, os geoquímicos, geólogos e modeladores da equipa estarão todos a olhar para o mesmo objeto e a tentar explicar o que vemos”, disse Asphaug. “Este trabalho nos dá uma vantagem.”
A missão é liderada pela Arizona State University, com Lindy Elkins-Tanton, da Universidade da Califórnia, Berkeley, atuando como investigadora principal. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, uma divisão do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, gerencia operações de missão, engenharia de sistemas e testes. A plataforma da espaçonave foi construída pela Maxar Technologies (agora Intuitive Machines) em Palo Alto, Califórnia.
Psyche é a 14ª missão selecionada no Programa Discovery da NASA e é gerenciada pelo Marshall Space Flight Center da agência em Huntsville, Alabama. O programa Kennedy Launch Services da NASA é responsável pelo lançamento.
