Os asteróides podem representar uma ameaça à vida na Terra, mas também são uma fonte valiosa de recursos para produzir combustível ou água para auxiliar na exploração do espaço profundo. Desprovido de processos geológicos e atmosféricos, essas rochas espaciais fornecem uma janela para a evolução do sistema solar. Mas para realmente entender seus segredos, os cientistas devem saber o que está dentro deles.

Apenas quatro espaçonaves pousaram em um asteróide - mais recentemente em outubro de 2020 - mas nenhuma espiou dentro de uma. No entanto, compreender as estruturas internas dessas rochas cósmicas é crucial para responder a perguntas-chave sobre, por exemplo, as origens de nosso próprio planeta.

"Asteróides são os únicos objetos em nosso sistema solar que estão mais ou menos inalterados desde o início da formação do sistema solar, "disse o Dr. Fabio Ferrari, que estuda a dinâmica de asteróides na Universidade de Berna, Suíça. "Se soubermos o que está dentro dos asteróides, podemos entender muito sobre como os planetas se formaram, como tudo o que temos em nosso sistema solar se formou e pode evoluir no futuro. "

Depois, há também razões mais práticas para saber o que está dentro de um asteróide, como a mineração de materiais para facilitar a exploração humana de outros corpos celestes, mas também defendendo contra uma rocha ligada à Terra.

A próxima missão Double Asteroid Redirection Test (DART) da NASA, com lançamento previsto para o final deste ano, vai colidir com o asteroide lua Dimorphos de 160m de diâmetro em 2022, com o objetivo de mudar sua órbita. O experimento irá demonstrar pela primeira vez se os humanos podem desviar um asteróide potencialmente perigoso.

Mas os cientistas têm apenas idéias aproximadas sobre como Dimorphos vai responder ao impacto, pois eles sabem muito pouco sobre esta lua asteróide, e seu asteróide pai, Didymos.

Para responder melhor a essas questões, os cientistas estão investigando como saber remotamente o que está dentro de um asteróide e discernir seu tipo.

Tipos

Existem muitos tipos de asteróides. Alguns são blocos sólidos de rocha, robusto e robusto, outros são conglomerados de seixos, pedregulhos e areia, produtos de muitas colisões orbitais, mantidos juntos apenas pelo poder da gravidade. Existem também asteróides metálicos raros, pesado e denso.

"Para desviar os asteróides monolíticos mais densos, você precisaria de uma espaçonave maior, você precisaria viajar mais rápido, "disse a Dra. Hannah Susorney, um bolsista de pesquisa em ciências planetárias na Universidade de Bristol, o Reino Unido. "Os asteróides que são apenas sacos de material - nós os chamamos de pilhas de entulho - podem, por outro lado, explodir em milhares de pedaços. Essas peças podem se tornar perigosas por si mesmas. "

O Dr. Susorney está explorando quais características de superfície de um asteróide podem revelar sobre a estrutura de seu interior como parte de um projeto chamado EROS.

Essas informações podem ser úteis para futuras empresas de mineração espacial que desejam saber o máximo possível sobre um asteróide promissor antes de investir em uma missão de prospecção cara, bem como saber mais sobre ameaças potenciais.

"Existem milhares de asteróides próximos da Terra, aqueles cujas trajetórias poderiam um dia se cruzar com a da Terra, "ela disse." Nós só visitamos um punhado deles. Não sabemos quase nada sobre a grande maioria. "

Topografia

O Dr. Susorney está tentando criar modelos topográficos detalhados de dois dos asteróides mais bem estudados - Itokawa (o alvo da missão japonesa Hayabusa 1 de 2005) e Eros (mapeado em detalhes pela sonda espacial NEAR Shoemaker no final dos anos 1990).

"A topografia da superfície pode realmente nos dizer muito, "Dr. Susorney disse." Se você tem uma pilha de asteróide, como Itokawa, que é essencialmente apenas um saco de fluff, você não pode esperar encostas muito íngremes lá. A areia não pode ser sustentada em uma inclinação infinita, a menos que seja suportada. Um penhasco sólido pode. Os asteróides monolíticos rochosos, como Eros, tendem a ter características topográficas muito mais pronunciadas, crateras muito mais profundas e íngremes. "

Susorney quer pegar os modelos de alta resolução derivados de dados da espaçonave e encontrar parâmetros neles que poderiam ser usados ​​em modelos de formato de asteróide de resolução muito mais baixa, criados a partir de observações de radar baseadas no solo.

"A diferença na resolução é bastante substancial, "ela admite." Dezenas a centenas de metros nos modelos de espaçonaves de alta resolução e quilômetros de medições de radar baseadas no solo. Mas descobrimos que, por exemplo, a distribuição da inclinação nos dá uma dica. Quanto do asteróide é plano e quanto é íngreme? "

O Dr. Ferrari está trabalhando com a equipe que prepara a missão DART. Como parte de um projeto chamado GRAINS, ele desenvolveu uma ferramenta que permite a modelagem do interior de Dimorfos, o alvo de impacto, bem como outros asteróides de pilha de entulho.

"Esperamos que Dimorphos seja uma pilha de entulho porque pensamos que se formou a partir de matéria ejetada pelo asteróide principal, Didymos, quando estava girando muito rápido, "Disse o Dr. Ferrari." Esta matéria ejetada então se recompôs e formou a lua. Mas não temos observações de seu interior. "

Engenheiro aeroespacial por formação, O Dr. Ferrari emprestou uma solução para o problema do asteróide do mundo da engenharia, de uma disciplina chamada dinâmica granular.

"Na terra, esta técnica pode ser usada para estudar problemas como empilhamento de areia ou vários processos industriais envolvendo pequenas partículas, "Dr. Ferrari disse." É uma ferramenta numérica que nos permite modelar a interação entre as diferentes partículas (componentes) - em nosso caso, as várias pedras e seixos dentro do asteróide. "

Pilha de entulho

Os pesquisadores estão modelando várias formas e tamanhos, várias composições de pedregulhos e seixos, as interações gravitacionais e o atrito entre elas. Eles podem executar milhares de simulações e compará-las com dados de superfície sobre asteróides conhecidos para entender o comportamento e a composição dos asteróides com pilhas de entulho.

"Podemos olhar para a forma externa, estudar vários recursos na superfície, e compare isso com nossas simulações, "Dr. Ferrari disse." Por exemplo, alguns asteróides têm uma protuberância equatorial proeminente, " ele diz, referindo-se ao espessamento ao redor do equador que pode aparecer como resultado da rotação do asteróide.

Nas simulações, a protuberância pode parecer mais proeminente em algumas estruturas internas do que em outras.

Pela primeira vez, Dr. Ferrari acrescentou, a ferramenta pode funcionar com elementos não esféricos, o que melhora consideravelmente a precisão.

"As esferas se comportam de maneira muito diferente de objetos angulares, " ele disse.

O modelo sugere que, no caso de Dimorfos, o impacto do DART criará uma cratera e lançará muito material da superfície do asteróide. Mas ainda existem muitas questões, particularmente o tamanho da cratera, de acordo com o Dr. Ferrari.

"A cratera pode ser tão pequena quanto dez metros, mas também tão larga quanto cem metros, ocupando metade do tamanho do asteróide. Nós realmente não sabemos, "disse o Dr. Ferrari." Pilhas de entulho são complicadas. Porque eles são tão soltos, eles podem muito bem apenas absorver o impacto. "

Não importa o que aconteça em Dimorphos, o experimento fornecerá um tesouro de dados para refinar futuras simulações e modelos. Podemos ver se o asteróide se comporta como esperávamos e aprender como fazer previsões mais precisas para as missões futuras das quais as vidas na Terra podem muito bem depender.