Un cráter gigante podría revelar el corazón de un planeta perdido

Más de dos siglos después de que se identificara el asteroide 16 Psyche, los científicos continúan intentando determinar cómo se formó. Ubicado en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, Psyche se posiciona como el décimo asteroide más masivo y el mayor objeto conocido compuesto principalmente de metal, con un diámetro de aproximadamente 140 millas. La nave espacial Psyche de NASA tiene programada su llegada para 2029 con el objetivo de desentrañar su origen. Los investigadores sospechan que podría ser un remanente de un planeta primitivo que fue destruido por colisiones masivas, o un fragmento de un cuerpo que perdió su capa exterior rocosa.

Otras teorías sugieren que Psyche pudo haberse formado como un objeto rico en metal desde el principio, o que se convirtió en una mezcla de roca y metal tras repetidos impactos con otros asteroides. Cada posibilidad apunta a una historia diferente sobre cómo se formaron los planetas en el temprano Sistema Solar.

Simulaciones para revelar el interior de Psyche

Para explorar estas posibilidades, científicos del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona crearon simulaciones para entender cómo pudo haberse formado un gran cráter cerca del polo norte de Psyche. Sus hallazgos, publicados en el Journal of Geophysical Research: Planets, proporcionaron predicciones que ayudarán a los investigadores a interpretar los datos recolectados por la misión Psyche de NASA cuando llegue. Al combinar estas simulaciones con observaciones reales, los científicos esperan determinar finalmente de qué está hecho Psyche.

"Los grandes cuencos de impacto o cráteres excavan profundamente en el asteroide, lo que ofrece pistas sobre la composición de su interior", afirmó Namya Baijal, candidata a doctorado en el LPL y primera autora del artículo. "Al simular la formación de uno de sus cráteres más grandes, pudimos hacer predicciones verificables sobre la composición general de Psyche cuando la nave espacial llegue".

Aunque los asteroides ricos en metal representan menos del 10% del cinturón principal, Psyche es el más grande entre ellos. Sin embargo, los investigadores necesitarán mediciones directas de la nave espacial para comprender cómo se distribuye ese metal en su interior.

La importancia de la porosidad en los impactos de asteroides

"Uno de nuestros hallazgos principales fue que la porosidad, es decir, la cantidad de espacio vacío dentro del asteroide, juega un papel significativo en cómo se forman estos cráteres", dijo Baijal. "La porosidad a menudo se ignora porque es difícil de incluir en los modelos, pero nuestras simulaciones muestran que puede afectar fuertemente el proceso de impacto y la forma de los cráteres resultantes".

Los asteroides con más vacíos internos tienden a absorber la energía del impacto de manera más efectiva, lo que lleva a cráteres más profundos y pronunciados y menos escombros esparcidos por la superficie. Al comparar las características de los cráteres simulados con aquellos observados por la nave espacial, los científicos pueden verificar si el interior de Psyche está estratificado, con distintas regiones de metal y roca, o si es una mezcla más caótica de materiales.

Pistas sobre la formación de planetas en el temprano Sistema Solar

El equipo de investigación compara su enfoque con examinar los restos de una pizzería abandonada. Psyche y otros asteroides del cinturón principal se consideran bloques de construcción sobrantes de la formación de planetas. "Los cocineros se han ido hace tiempo, pero se puede mirar lo que queda: los hornos, los restos de masa, los ingredientes, y hacer inferencias sobre cómo se hicieron las pizzas", explicó Erik Asphaug, profesor en el LPL y coautor del estudio. "No podemos llegar a los núcleos de la Tierra, Marte o Venus, pero tal vez podamos llegar al núcleo de un asteroide primitivo".

Si Psyche resulta ser el núcleo expuesto de un antiguo planeta, despojado de sus capas exteriores, proporcionaría una visión rara de una fase violenta de la evolución planetaria que de otro modo sería imposible observar directamente.

"Probamos dos estructuras internas principales para Psyche", dijo Baijal. "Una es una estructura estratificada con un núcleo metálico y un manto rocoso delgado, que probablemente se formó si una colisión violenta despojó las capas exteriores. La otra es una mezcla uniforme de metal y silicatos, creada por un impacto más catastrófico que mezcló todo, como algunos meteoritos ricos en metal encontrados en Tierra".

Modelando un impacto masivo en Psyche

Utilizando modelos de forma detallados basados en datos de telescopios, los investigadores construyeron una representación 3D de Psyche y recrearon la formación de un gran cráter de aproximadamente 30 millas de ancho y tres millas de profundidad. En sus simulaciones, el asteroide fue impactado a velocidades típicas del cinturón de asteroides, alrededor de tres millas por segundo. Probaron diferentes tamaños de impactos y compararon dos modelos de estructura interna (núcleo metálico y mezcla de roca y metal) para ver cuál podía coincidir mejor con el cráter observado.

"Encontramos que un impactador de aproximadamente tres millas de ancho crearía un cráter de las dimensiones correctas", dijo Baijal. "La formación del cráter es consistente con ambos escenarios sobre la composición de Psyche".

A diferencia de los planetas, muchos asteroides no son sólidos. En cambio, a menudo contienen material fracturado y espacios vacíos de colisiones pasadas. Al incluir la porosidad en sus simulaciones, los investigadores demostraron que tiene una influencia importante en la formación de cráteres y cómo se distribuyen los escombros después de un impacto.

"Al tratar rigurosamente la forma, porosidad y composición de Psyche, este trabajo representa un verdadero momento decisivo para nuestra capacidad de simular realísticamente impactos en tipos únicos de asteroides", afirmó Adeene Denton, investigador postdoctoral y otro coautor del estudio.

La misión Psyche de NASA y qué sigue

La nave espacial Psyche está equipada para medir la superficie del asteroide, su gravedad, campo magnético y composición. Además de las formas de cráter, las simulaciones predicen otras características que los científicos pueden buscar, como variaciones de densidad causadas por impactos que comprimen el interior y la dispersión de escombros ricos en metal por la superficie.

"Cuando la nave espacial llegue a Psyche en unos años, los geoquímicos, geólogos y modeladores del equipo estarán mirando el mismo objeto e intentando interpretar lo que vemos", dijo Asphaug. "Este trabajo nos da una ventaja".

La misión está liderada por la Arizona State University, con Lindy Elkins-Tanton de la Universidad de California, Berkeley, como investigadora principal. El Jet Propulsion Laboratory de NASA, una división de Caltech en Pasadena, gestiona las operaciones de la 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 décima cuarta misión seleccionada bajo el programa de descubrimiento de NASA, gestionado por el centro de vuelo espacial Marshall de NASA en Huntsville, Alabama. El programa de servicios de lanzamiento de NASA en Kennedy manejó el lanzamiento.

Temas