En el corazón del cinturón de asteroides, un objeto celeste llamado Psyche intriga profundamente a la comunidad científica. Con sus 226 kilómetros de diámetro, su improbable estructura metálica es un enigma: ¿se trata del núcleo metálico desnudo de una antigua protoplaneta, o simplemente de un agregado caótico de roca y metal, moldeado por antiguas colisiones?
Para descifrar este enigma, científicos de la Universidad de Arizona realizaron simulaciones informáticas centradas en un gran cráter situado cerca del polo norte del asteroide. Su trabajo, publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets, pretende predecir lo que la misión de la NASA – cuya llegada se espera para 2029 – podría observar al analizar la morfología de esta depresión. El equipo probó varias arquitecturas internas, comparando un escenario con un núcleo metálico envuelto en roca con una estructura donde los materiales estarían uniformemente mezclados.
Representación del asteroide Psyche, de 226 kilómetros de ancho, objetivo de la misión homónima de la NASA. Los datos terrestres indican una mezcla de metal y roca.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU La porosidad, es decir, la cantidad de espacios vacíos en el interior del cuerpo, influye enormemente en la formación de los cráteres. Durante un impacto, un material poroso se comprime más fácilmente, absorbiendo la energía del choque y generando depresiones más profundas, con menos escombros eyectados. Este parámetro, a menudo pasado por alto en los modelos, podría precisamente permitir discernir entre una estructura en capas y una composición homogénea. Los investigadores estiman que estas características serán claramente observables por los instrumentos de la sonda espacial.
Concretamente, las simulaciones recrearon la formación de un cráter de aproximadamente 48 kilómetros de ancho por 5 de profundidad, utilizando un impactador de 5 kilómetros de diámetro que golpea a una velocidad típica del cinturón principal. Los resultados obtenidos se corresponden bien con las dimensiones observadas, pero sin llegar aún a discriminar estrictamente entre las dos hipótesis de composición. Sin embargo, la integración de la porosidad en los cálculos permitió refinar las predicciones relativas a la forma del cráter y la distribución del material eyectado.
La futura misión Psyche llevará una serie de instrumentos dedicados al estudio de la superficie, la gravedad, el campo magnético y la composición del asteroide. Los modelados proporcionan desde ya pistas valiosas, como contrastes de densidad interna o la dispersión de escombros metálicos, que los científicos podrán contrastar con las observaciones. Esta colaboración entre modeladores y planetólogos permitirá una interpretación más rápida y precisa de los resultados una vez que la sonda esté en el lugar.
Simulación de la formación de la cuenca de impacto del polo norte de Psyche con un código de hidrodinámica. Los colores representan la densidad del material.
Crédito: Namya Baijal Finalmente, dilucidar la naturaleza de Psyche aclarará los mecanismos de formación planetaria en los inicios del Sistema Solar. Si este asteroide resultara ser un núcleo planetario expuesto, ofrecería una vista única sobre las fases violentas de la acreción, normalmente inaccesibles en planetas como la Tierra. En el otro caso, su estructura mixta proporcionaría información sobre las colisiones intensas que han esculpido los cuerpos pequeños.
Las simulaciones de impacto por hidrodinámica
Para llevar a cabo este estudio, los investigadores utilizaron avanzados códigos informáticos de hidrodinámica de partículas suavizadas. Estas herramientas recrean virtualmente las colisiones entre asteroides simulando el comportamiento de los materiales sometidos a fuerzas extremas. Una versión 3D de Psyche, construida a partir de datos de observaciones por telescopios, fue así "golpeada" por un impactador virtual de tamaño y velocidad realistas para el cinturón principal.
Estos modelos permiten probar diferentes hipótesis sobre la estructura interna haciendo evolucionar parámetros como el tamaño del impactador, el ángulo de colisión o la composición del objetivo. Generan luego predicciones precisas sobre la morfología del cráter (ancho, profundidad) y la distribución de los materiales eyectados. Al ajustar estos parámetros, se hace posible identificar qué escenario se ajusta mejor a las observaciones actuales, preparando así el terreno para el análisis de los futuros datos de la misión.
Fuente: Journal of Geophysical Research: Planets