Mais de dois séculos após a identificação do asteroide 16 Psyche, os cientistas ainda estão tentando descobrir como ele se formou.
Localizado no principal cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, Psyche é classificado como o décimo asteroide mais massivo e o maior objeto conhecido feito principalmente de metal, medindo cerca de 225 quilômetros de diâmetro. A espaçonave Psyche da NASA está programada para chegar em 2029 com o objetivo de descobrir suas origens. Os investigadores suspeitam que podem ser os restos de um planeta primitivo que foi destruído por uma colisão massiva, ou talvez um fragmento de um corpo que já tinha camadas e que perdeu a sua concha rochosa exterior.
Outras teorias sugerem que Psyche pode ter-se formado desde o início como um objeto rico em metal, ou que se tornou uma mistura de rocha e metal após repetidos impactos com outros asteróides. Cada possibilidade aponta para uma história diferente sobre como os planetas se formaram no primeiro sistema solar.
Imitação de uma cratera para revelar o interior de Psique
Para explorar estas possibilidades, os cientistas do Laboratório Lunar e Planetário no Arizona criaram simulações para entender como uma grande cratera poderia se formar no pólo norte de Psyche. As suas descobertas, publicadas no JGR Planet, fornecem previsões que ajudarão os investigadores a interpretar os dados recolhidos pela missão Psyche da NASA quando esta chegar. Ao combinar essas simulações com observações reais, os cientistas esperam finalmente determinar do que é feita a psique.
“Grandes bacias de impacto, ou crateras, escavam profundamente os asteróides, fornecendo pistas sobre a composição do seu interior”, disse Namya Baijal, doutoranda na LPL e primeira autora do artigo. “Ao simular a composição de uma das suas maiores crateras, fomos capazes de fazer previsões testáveis para a composição geral de Psyche quando a sonda chegou.”
Embora os asteróides ricos em metais representem menos de 10% do cinturão principal, Psyche é o maior deles. Ainda assim, os pesquisadores precisarão de medições diretas da espaçonave sobre como esse metal está distribuído por todo o seu interior.
Por que a porosidade é importante nos impactos de asteróides?
“Uma das nossas principais descobertas foi que a porosidade – a quantidade de espaço vazio dentro dos asteroides – desempenha um papel importante na forma como estas crateras se formam”, 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 o tamanho das crateras deixadas para trás.”
Asteróides com mais vazios internos absorvem a energia do impacto de forma mais eficaz, levando a crateras mais profundas e íngremes e menos detritos espalhados pela superfície. Ao comparar características simuladas de crateras observadas por sondas espaciais, os cientistas podem testar se o interior de Psyche é composto por camadas, com regiões distintas de metal e rocha, ou se é uma mistura mais caótica de materiais.
Evidências da formação de planetas no início do sistema solar
A equipe de pesquisa comparou seus métodos ao exame dos restos de uma pizzaria abandonada. Acredita-se que Psique e outros asteróides do cinturão principal sejam blocos de construção que sobraram da formação do planeta. “Os cozinheiros já se foram há muito tempo, mas você pode ver o que ficou para trás – o forno, os restos de massa, as coberturas – e fazer suposições sobre como a pizza foi feita”, disse Eric Assphag, professor da LPL e coautor do estudo. “Não podemos chegar ao núcleo da Terra, de Marte ou de Vênus, mas talvez possamos chegar ao núcleo de um dos primeiros asteróides”.
Se Psique se revelar o núcleo exposto de um antigo planeta, despojado das suas camadas exteriores, forneceria uma visão rara de uma fase violenta da evolução planetária que de outra forma seria impossível de observar diretamente.
“Examinámos duas estruturas internas principais de Psyche,” disse Baijal. “Uma é uma estrutura em camadas com um núcleo metálico e um manto fino e rochoso, provavelmente formada quando as camadas exteriores foram arrancadas numa colisão violenta. A outra é uma mistura homogénea de metais e silicatos, criada por um impacto mais catastrófico que misturou tudo, como alguns dos meteoritos ricos em metais encontrados na Terra.”
A modelagem tem um enorme impacto na psique
Usando modelos detalhados de formas baseados em dados de telescópios, os pesquisadores criaram uma representação 3D de Psyche e recriaram a estrutura de uma grande cratera com cerca de 48 quilômetros de largura e 5 quilômetros de profundidade. Na simulação, o asteroide atingiu uma velocidade típica do cinturão de asteroides, cerca de cinco quilômetros por segundo. Eles testaram diferentes tamanhos de impactadores e compararam dois modelos de estrutura interna (núcleo metálico e mistura de rocha e metal) que melhor correspondiam às crateras observadas.
“Descobrimos que um impactador com cerca de cinco quilómetros de diâmetro criaria uma cratera do tamanho certo”, disse Baijal. “A formação de Gorta é consistente com ambos os cenários da constituição da psique.”
Ao contrário dos planetas, muitos asteróides não são sólidos. Em vez disso, muitas vezes contêm material quebrado e vazios de colisões anteriores. Ao incluir a porosidade nas suas simulações, os investigadores mostraram que esta tem um grande efeito na formação de crateras e na forma como os detritos são distribuídos após o impacto.
“Ao tratar rigorosamente a forma, a porosidade e a composição de Psyche, este trabalho representa um verdadeiro divisor de águas para a nossa capacidade de simular realisticamente impactos em tipos únicos de asteroides”, disse Adin Denton, pesquisador de pós-doutorado e outro coautor do estudo.
A missão Psyche da NASA e o que vem depois
A espaçonave Psyche está equipada para medir a superfície, a gravidade, o campo magnético e a composição do asteroide. Além dos formatos das crateras, as simulações prevêem que os cientistas podem procurar outras características, como variações de densidade devido ao efeito de compressão do interior e à dispersão de detritos ricos em metais pela superfície.
“Quando a sonda chegar a Psyche dentro de alguns anos, os geoquímicos, geólogos e modeladores da equipa estarão todos a olhar para o mesmo objeto e a tentar explicar o que estamos a ver”, disse Asphaug. “Este trabalho nos dá uma vantagem.”
A missão é liderada por Lindy Elkins-Tanton, da Universidade da Califórnia, Berkeley, Arizona State University, atuando como investigadora principal. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, uma divisão da Caltech em Pasadena, conduz 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, gerenciado pelo Marshall Space Flight Center da agência em Huntsville, Alabama. O programa Launch Services da NASA em Kennedy gerenciou o lançamento.
