Ainda este ano, a NASA deve lançar uma sonda do tamanho de uma quadra de tênis para o cinturão de asteróides, uma região entre as órbitas de Marte e Júpiter, onde restos do sistema solar primitivo circundam o sol. Uma vez dentro do cinturão de asteroides, a espaçonave se concentrará em Psyche, um grande asteroide rico em metal que se acredita ser o antigo núcleo de um planeta primitivo. A sonda, batizada com o nome de seu alvo asteroide, passará cerca de dois anos orbitando e analisando a superfície de Psyche em busca de pistas de como os primeiros corpos planetários evoluíram.
Antes da missão, que é liderada pela investigadora principal Lindy Elkins-Tanton, cientistas planetários do MIT e de outros lugares forneceram uma prévia do que a espaçonave Psyche poderá ver quando chegar ao seu destino.

Em um artigo publicado hoje no Journal of Geophysical Research:Planets , a equipe apresenta os mapas mais detalhados das propriedades da superfície do asteroide até o momento, com base em observações feitas por uma grande variedade de telescópios terrestres no norte do Chile. Os mapas revelam vastas regiões ricas em metal varrendo a superfície do asteroide, juntamente com uma grande depressão que parece ter uma textura de superfície diferente entre o interior e sua borda; essa diferença pode refletir uma cratera cheia de areia mais fina e bordada com materiais mais rochosos.

No geral, a superfície de Psyche foi surpreendentemente variada em suas propriedades.

Os novos mapas sugerem a história do asteroide. Suas regiões rochosas podem ser vestígios de um manto antigo – de composição semelhante à camada rochosa mais externa da Terra, Marte e do asteroide Vesta – ou a impressão de impactos passados ​​por rochas espaciais. Finalmente, as crateras que contêm material metálico apoiam a ideia proposta por estudos anteriores de que o asteroide pode ter experimentado erupções iniciais de lava metálica à medida que seu antigo núcleo esfriava.

"A superfície de Psyche é muito heterogênea", diz o principal autor Saverio Cambioni, Crosby Distinguished Postdoctoral Fellow no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias (EAPS) do MIT. "É uma superfície evoluída, e esses mapas confirmam que os asteróides ricos em metal são mundos interessantes e enigmáticos. É outra razão para esperar ansiosamente pela missão Psyche indo para o asteróide."

Os coautores de Cambioni são Katherine de Kleer, professora assistente de ciência planetária e astronomia no Caltech, e Michael Shepard, professor de ciências ambientais, geográficas e geológicas da Universidade de Bloomsburg.

Energia do telescópio

A superfície de Psique tem sido o foco de vários esforços de mapeamento anteriores. Os pesquisadores observaram o asteroide usando vários telescópios para medir a luz emitida pelo asteroide em comprimentos de onda infravermelhos, que carregam informações sobre a composição da superfície de Psyche. No entanto, esses estudos não conseguiram resolver espacialmente as variações na composição sobre a superfície.

Cambioni e seus colegas conseguiram ver Psyche com mais detalhes, com uma resolução de cerca de 32 quilômetros por pixel, usando a potência combinada das 66 antenas de rádio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) no norte do Chile. Cada antena do ALMA mede a luz emitida por um objeto em comprimentos de onda milimétricos, dentro de uma faixa sensível à temperatura e a certas propriedades elétricas dos materiais de superfície.

"Os sinais das antenas do ALMA podem ser combinados em um sinal sintético equivalente a um telescópio com um diâmetro de 16 quilômetros (10 milhas)", diz de Kleer. "Quanto maior o telescópio, maior a resolução."

Em 19 de junho de 2019, o ALMA concentrou toda a sua matriz em Psyche enquanto orbitava e girava dentro do cinturão de asteroides. De Kleer coletou dados durante esse período e os converteu em um mapa de emissões térmicas na superfície do asteroide, que a equipe relatou em um estudo de 2021. Esses mesmos dados foram usados ​​por Shepard para produzir o mais recente modelo de forma 3D de alta resolução de Psyche, também publicado em 2021.

Para pegar uma partida

No novo estudo, Cambioni executou simulações de Psyche para ver quais propriedades de superfície podem melhor corresponder e explicar as emissões térmicas medidas. Em cada uma das centenas de cenários simulados, ele configurou a superfície do asteroide com diferentes combinações de materiais, como áreas de diferentes abundâncias de metais. Ele modelou a rotação do asteroide e mediu como materiais simulados no asteroide emitiriam emissões térmicas. A Cambioni então procurou as emissões simuladas que melhor correspondiam às emissões reais medidas pelo ALMA. Esse cenário, ele raciocinou, revelaria o mapa mais provável dos materiais da superfície do asteroide.

"Fizemos essas simulações área por área para que pudéssemos detectar diferenças nas propriedades da superfície", diz Cambioni.

O estudo produziu mapas detalhados das propriedades da superfície de Psyche, mostrando que a fachada do asteroide provavelmente é coberta por uma grande diversidade de materiais. Os pesquisadores confirmaram que, em geral, a superfície de Psyche é rica em metais, mas a abundância de metais e silicatos varia em sua superfície. Este pode ser mais um indício de que, no início de sua formação, o asteroide pode ter tido um manto rico em silicatos que desde então desapareceu.

Eles também descobriram que, à medida que o asteroide gira, o material no fundo de uma grande depressão – provavelmente uma cratera – muda de temperatura muito mais rápido do que o material ao longo da borda. Isso sugere que o fundo da cratera é coberto por "lagoas" de material de granulação fina, como areia na Terra, que aquece rapidamente, enquanto as bordas da cratera são compostas de materiais mais rochosos, mais lentos para aquecer.

“Lagos de materiais de granulação fina foram vistos em pequenos asteroides, cuja gravidade é baixa o suficiente para que os impactos agitem a superfície e causem o acúmulo de materiais mais finos”, diz Cambioni. "Mas Psyche é um corpo grande, então se materiais de granulação fina se acumulam no fundo da depressão, isso é interessante e um tanto misterioso."

“Esses dados mostram que a superfície de Psyche é heterogênea, com possíveis variações notáveis ​​na composição”, diz Simone Marchi, cientista da equipe do Southwest Research Institute e co-investigadora da missão Psyche da NASA, que não esteve envolvida no estudo atual. "Um dos principais objetivos da missão Psyche é estudar a composição da superfície do asteroide usando seus raios gama e espectrômetro de nêutrons e um imageador de cores. mais." + Explorar mais

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Esta história foi republicada como cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisa, inovação e ensino do MIT.