No coração da cintura de asteroides, um objeto celeste chamado Psyche intriga profundamente a comunidade científica. Com os seus 226 quilómetros de diâmetro, a sua estrutura metálica improvável é um enigma: tratar-se-á do núcleo metálico exposto de uma antiga protoplaneta, ou simplesmente de um agregado caótico de rocha e metal, moldado por antigas colisões?
Para desvendar este enigma, cientistas da Universidade do Arizona realizaram simulações computacionais de uma grande cratera localizada perto do polo norte do asteroide. O seu trabalho, publicado no Journal of Geophysical Research: Planets, visa prever o que a missão da NASA – cuja chegada está prevista para 2029 – poderá observar ao analisar a morfologia desta depressão. A equipa testou várias arquiteturas internas, comparando um cenário com um núcleo metálico envolto em rocha a uma estrutura onde os materiais estariam uniformemente misturados.
Representação do asteroide Psyche, com 226 quilómetros de largura, alvo da missão homónima da NASA. Os dados terrestres indicam uma mistura de metal e rocha.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ASU A porosidade, ou seja, a quantidade de espaços vazios no interior do corpo, influencia grandemente a formação das crateras. Durante um choque, um material poroso comprime-se mais facilmente, absorvendo a energia do impacto e gerando depressões mais profundas, com menos detritos ejetados. Este parâmetro, frequentemente negligenciado nos modelos, poderá precisamente permitir decidir entre uma estrutura em camadas e uma composição homogénea. Os investigadores estimam que estas características serão claramente observáveis pelos instrumentos da sonda espacial.
Concretamente, as simulações reconstituíram a formação de uma cratera com cerca de 48 quilómetros de largura por 5 de profundidade, utilizando um impactador de 5 quilómetros de diâmetro a atingir uma velocidade típica da cintura principal. Os resultados obtidos correspondem bem às dimensões observadas, mas sem ainda separar estritamente as duas hipóteses de composição. A integração da porosidade nos cálculos permitiu, no entanto, refinar as previsões relativas à forma da cratera e à distribuição dos ejecta.
A futura missão Psyche transportará uma série de instrumentos dedicados ao estudo da superfície, da gravidade, do campo magnético e da composição do asteroide. As modelizações fornecem desde já pistas valiosas, como contrastes de densidade interna ou a dispersão de detritos metálicos, que os cientistas poderão confrontar com as observações. Esta colaboração entre modelizadores e planetologistas permitirá uma interpretação mais rápida e mais precisa dos resultados assim que a sonda estiver no local.
Simulação da formação da bacia de impacto do polo norte de Psyche com um código de hidrodinâmica. As cores representam a densidade do material.
Crédito: Namya Baijal Finalmente, elucidar a natureza de Psyche iluminará os mecanismos de formação planetária no início do Sistema Solar. Se este asteroide se revelar ser um núcleo planetário exposto, oferecerá uma vista única sobre as fases violentas da acreção, normalmente inacessíveis em planetas como a Terra. No outro caso, a sua estrutura mista fornecerá informações sobre as colisões intensas que esculpiram os pequenos corpos.
As simulações de impacto por hidrodinâmica
Para realizar este estudo, os investigadores utilizaram códigos computacionais avançados de hidrodinâmica de partículas suavizadas. Estas ferramentas recriam virtualmente as colisões entre asteroides simulando o comportamento dos materiais sujeitos a forças extremas. Uma versão 3D de Psyche, construída a partir de dados de observações por telescópios, foi assim "atingida" por um impactador virtual de tamanho e velocidade realistas para a cintura principal.
Estes modelos permitem testar diferentes hipóteses sobre a estrutura interna fazendo evoluir parâmetros como o tamanho do impactador, o ângulo de colisão ou a composição do alvo. Geram depois previsões precisas sobre a morfologia da cratera (largura, profundidade) e a distribuição dos materiais ejetados. Ajustando estes parâmetros, torna-se possível identificar qual o cenário que melhor corresponde às observações atuais, preparando assim o terreno para a análise dos futuros dados da missão.
Fonte: Journal of Geophysical Research: Planets