Más de dos siglos después de que se identificara por primera vez el asteroide 16 Psyche, los científicos todavía están tratando de descubrir cómo se formó.
Ubicado en el cinturón de asteroides principal entre Marte y Júpiter, Psyche se ubica como el décimo asteroide más masivo y el objeto más grande conocido hecho principalmente de metal, midiendo alrededor de 140 millas de diámetro. Está previsto que la nave espacial Psyche de la NASA llegue en 2029 con el objetivo de descubrir sus orígenes. Los investigadores sospechan que pueden ser los restos de un planeta primitivo que fue destrozado por una colisión masiva, o tal vez un fragmento de un cuerpo que alguna vez estuvo en capas y que ha perdido su capa rocosa exterior.
Otras teorías sugieren que Psyche pudo haberse formado desde el principio como un objeto rico en metales, o que se convirtió en una mezcla de roca y metal después de repetidos impactos con otros asteroides. Cada posibilidad apunta a una historia diferente sobre cómo se formaron los planetas en el primer sistema solar.
Imitación de un cráter para revelar el interior de Psyche
Para explorar estas posibilidades, los científicos del Laboratorio Lunar y Planetario de Arizona crearon simulaciones para comprender cómo podría formarse un gran cráter en el polo norte de Psyche. Sus hallazgos, publicados en JGR Planet, proporcionan predicciones que ayudarán a los investigadores a interpretar los datos recopilados por la misión Psyche de la NASA cuando llegue. Combinando estas simulaciones con observaciones reales, los científicos esperan determinar finalmente de qué está hecha la psique.
“Las grandes cuencas de impacto, o cráteres, excavan profundamente en los asteroides, proporcionando pistas sobre de qué está hecho el interior”, dijo Namya Baijal, candidata doctoral en LPL y primera autora del artículo. “Al simular la composición de uno de sus cráteres más grandes, pudimos hacer predicciones comprobables sobre la composición general de Psyche cuando llegó la nave espacial”.
Aunque los asteroides ricos en metales representan menos del 10% del cinturón principal, Psyche es el más grande de ellos. Aún así, los investigadores necesitarán mediciones directas desde naves espaciales de cómo se distribuye ese metal en su interior.
¿Por qué es importante la porosidad en los impactos de asteroides?
“Uno de nuestros principales hallazgos fue que la porosidad (la cantidad de espacio vacío dentro de los asteroides) juega un papel importante en la forma en que se forman estos cráteres”, dijo Baijal. “A menudo se pasa por alto la porosidad porque es difícil de incluir en los modelos, pero nuestras simulaciones muestran que puede influir fuertemente en el proceso de impacto y en el tamaño de los cráteres que quedan”.
Los asteroides con más huecos internos absorben la energía del impacto de manera más efectiva, lo que genera cráteres más profundos y pronunciados y menos escombros esparcidos por la superficie. Al comparar las características de los cráteres simulados observados por naves espaciales, los científicos pueden probar si el interior de Psyche está en capas, con distintas regiones de metal y roca, o en cambio, una mezcla más caótica de materiales.
Evidencia de la formación de planetas en el sistema solar primitivo
El equipo de investigación comparó sus métodos con el examen de los restos de una pizzería abandonada. Se cree que Psyche y otros asteroides del cinturón principal son bloques de construcción que quedaron de la formación de planetas. “Los cocineros ya no están, pero puedes ver lo que quedó atrás (el horno, los restos de masa, los aderezos) y hacer suposiciones sobre cómo se hizo la pizza”, dijo Eric Assphag, profesor de la LPL y coautor del estudio. “No podemos llegar al núcleo de la Tierra, de Marte o de Venus, pero tal vez podamos llegar al núcleo de uno de los primeros asteroides”.
Si Psyche resulta ser el núcleo expuesto de un antiguo planeta, despojado de sus capas exteriores, proporcionaría una visión poco común de una fase violenta de la evolución planetaria que de otro modo sería imposible de observar directamente.
“Examinamos dos estructuras internas principales de Psyche”, dijo Baijal. “Una es una estructura en capas con un núcleo metálico y un manto rocoso delgado, probablemente formado cuando las capas externas fueron arrancadas en una colisión violenta. La otra es una mezcla homogénea de metales y silicatos, creada por un impacto más catastrófico que mezcló todo, como algunos de los meteoritos ricos en metales encontrados en la Tierra”.
El modelaje tiene un gran impacto en la psique.
Utilizando modelos de forma detallados basados en datos del telescopio, los investigadores crearon una representación 3D de Psyche y recrearon la estructura de un gran cráter de aproximadamente 30 millas de ancho y tres millas de profundidad. En su simulación, el asteroide impactó a una velocidad típica del cinturón de asteroides, alrededor de cinco kilómetros por segundo. Probaron diferentes tamaños de impactadores y compararon dos modelos de estructura interna (núcleo metálico y mezcla de roca y metal) que mejor coincidían con los cráteres observados.
“Descubrimos que un impactador de unos cinco kilómetros de diámetro crearía un cráter del tamaño adecuado”, dijo Baijal. “La formación de Gorta es consistente con ambos escenarios de la composición de la psique”.
A diferencia de los planetas, muchos asteroides no son sólidos. En cambio, a menudo contienen material roto y huecos de colisiones pasadas. Al incluir la porosidad en sus simulaciones, los investigadores demostraron que tiene un gran efecto en la formación de cráteres y en cómo se distribuyen los escombros después del impacto.
“Al tratar rigurosamente la forma, la porosidad y la composición de Psyche, este trabajo representa un verdadero momento decisivo para nuestra capacidad de simular de manera realista impactos en tipos únicos de asteroides”, dijo Adin Denton, investigador postdoctoral y otro coautor del estudio.
La misión Psyche de la NASA y lo que viene después
La nave espacial Psyche está equipada para medir la superficie, la gravedad, el campo magnético y la composición del asteroide. Además de las formas de los cráteres, las simulaciones predicen que los científicos pueden buscar otras características, como variaciones de densidad debido al efecto de compresión del interior y la dispersión de escombros ricos en metales por la superficie.
“Cuando la nave espacial llegue a Psyche dentro de unos años, los geoquímicos, geólogos y modeladores del equipo mirarán el mismo objeto e intentarán explicar lo que estamos viendo”, dijo Asphaug. “Este trabajo nos da una ventaja”.
La misión está dirigida por Lindy Elkins-Tanton de la Universidad de California, Berkeley, Universidad Estatal de Arizona, que actúa como investigadora principal. El Jet Propulsion Laboratory de la NASA, una división de Caltech en Pasadena, lleva a cabo operaciones de misión, ingeniería de sistemas y pruebas. La plataforma de la nave espacial fue construida por Maxar Technologies (ahora Intuitive Machines) en Palo Alto, California.
Psyche es la decimocuarta misión seleccionada bajo el Programa Discovery de la NASA, administrado por el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la agencia en Huntsville, Alabama. El programa de Servicios de Lanzamiento de la NASA en Kennedy gestionó el lanzamiento.
