Gli asteroidi possono rappresentare una minaccia per la vita sulla Terra, ma sono anche una preziosa fonte di risorse per produrre carburante o acqua per aiutare l'esplorazione dello spazio profondo. Privo di processi geologici e atmosferici, queste rocce spaziali forniscono una finestra sull'evoluzione del sistema solare. Ma per capire davvero i loro segreti, gli scienziati devono sapere cosa c'è dentro di loro.

Solo quattro veicoli spaziali sono mai atterrati su un asteroide, l'ultimo nell'ottobre 2020, ma nessuno ha sbirciato all'interno di uno. Tuttavia, comprendere le strutture interne di queste rocce cosmiche è cruciale per rispondere a domande chiave su, Per esempio, le origini del nostro pianeta.

"Gli asteroidi sono gli unici oggetti nel nostro sistema solare che sono più o meno invariati dall'inizio della formazione del sistema solare, " ha affermato il Dott. Fabio Ferrari, che studia la dinamica degli asteroidi all'Università di Berna, Svizzera. "Se sappiamo cosa c'è dentro gli asteroidi, possiamo capire molto su come si sono formati i pianeti, come tutto ciò che abbiamo nel nostro sistema solare si è formato e potrebbe evolversi in futuro".

Poi ci sono anche ragioni più pratiche per sapere cosa c'è dentro un asteroide, come l'estrazione di materiali per facilitare l'esplorazione umana di altri corpi celesti, ma anche difendersi da una roccia legata alla Terra.

L'imminente missione Double Asteroid Redirection Test (DART) della NASA, dovrebbe essere lanciato entro la fine dell'anno, si schianterà contro l'asteroide luna Dimorphos di 160 m di diametro nel 2022, con l'obiettivo di cambiarne l'orbita. L'esperimento dimostrerà per la prima volta se gli esseri umani possono deviare un asteroide potenzialmente pericoloso.

Ma gli scienziati hanno solo idee approssimative su come Dimorphos risponderà all'impatto poiché sanno molto poco sia di questo asteroide lunare, e il suo asteroide genitore, Didimo.

Per rispondere meglio a tali domande, gli scienziati stanno studiando come dire a distanza cosa c'è dentro un asteroide e discernere il suo tipo.

tipi

Ci sono molti tipi di asteroidi. Alcuni sono solidi blocchi di roccia, robusto e robusto, altri sono conglomerati di ciottoli, massi e sabbia, prodotti di molte collisioni orbitali, tenuti insieme solo dalla forza di gravità. Ci sono anche rari asteroidi metallici, pesante e denso.

"Per deviare gli asteroidi monolitici più densi, ti servirebbe una navicella spaziale più grande, avresti bisogno di viaggiare più velocemente, " ha detto la dottoressa Hannah Susorney, un ricercatore in scienze planetarie presso l'Università di Bristol, il Regno Unito. "Gli asteroidi che sono solo sacchi di materiale - li chiamiamo cumuli di macerie - possono, d'altra parte, esplodere in migliaia di pezzi. Quei pezzi da soli potrebbero diventare pericolosi".

Il dottor Susorney sta esplorando quali caratteristiche della superficie di un asteroide possono rivelare sulla struttura del suo interno come parte di un progetto chiamato EROS.

Queste informazioni potrebbero essere utili per le future compagnie minerarie spaziali che vorrebbero sapere il più possibile su un promettente asteroide prima di investire in una costosa missione di prospezione, oltre a saperne di più sulle potenziali minacce.

"Ci sono migliaia di asteroidi vicini alla Terra, quelli le cui traiettorie potrebbero un giorno intersecarsi con quella della Terra, " ha detto. "Abbiamo visitato solo una manciata di loro. Non sappiamo quasi nulla della stragrande maggioranza".

Topografia

Il dottor Susorney sta cercando di creare modelli topografici dettagliati di due degli asteroidi più studiati:Itokawa (l'obiettivo della missione giapponese Hayabusa 1 del 2005) ed Eros (mappato in dettaglio dalla sonda spaziale NEAR Shoemaker alla fine degli anni '90).

"La topografia della superficie può effettivamente dirci molto, " Ha detto il dottor Susorney. "Se hai un asteroide cumulo di macerie, come Itokawa, che è essenzialmente solo un sacchetto di lanugine, non puoi aspettarti pendii molto ripidi lì. La sabbia non può essere trattenuta in un pendio infinito a meno che non sia supportata. Una solida scogliera può. Gli asteroidi monolitici rocciosi, come Eros, tendono ad avere caratteristiche topografiche molto più pronunciate, crateri molto più profondi e più ripidi."

Susorney vuole prendere i modelli ad alta risoluzione derivati ​​dai dati dei veicoli spaziali e trovare in essi parametri che potrebbero essere utilizzati nei modelli a forma di asteroide a risoluzione molto più bassa creati da osservazioni radar a terra.

"La differenza nella risoluzione è piuttosto sostanziale, " ammette. "Da decine a centinaia di metri nei modelli di veicoli spaziali ad alta risoluzione e chilometri dalle misurazioni radar a terra. Ma abbiamo scoperto che, Per esempio, la distribuzione delle pendenze ci dà un indizio. Quanto dell'asteroide è piatto e quanto è ripido?"

Il Dr. Ferrari sta lavorando con il team per preparare la missione DART. Nell'ambito di un progetto chiamato GRAINS, ha sviluppato uno strumento che consente di modellare l'interno di Dimorphos, l'obiettivo di impatto, così come altri asteroidi cumuli di macerie.

"Ci aspettiamo che Dimorphos sia un cumulo di macerie perché pensiamo che si sia formato dalla materia espulsa dall'asteroide principale, Didimo, quando girava molto velocemente, " Ha detto il dottor Ferrari. "Questa materia espulsa poi si è riaccresciuta e ha formato la luna. Ma non abbiamo osservazioni del suo interno."

Un ingegnere aerospaziale per istruzione, Il dottor Ferrari ha preso in prestito una soluzione per il problema degli asteroidi dal mondo dell'ingegneria, da una disciplina chiamata dinamica granulare.

"Sulla terra, questa tecnica può essere utilizzata per studiare problemi come l'accumulo di sabbia o vari processi industriali che coinvolgono piccole particelle, " Ha detto il dottor Ferrari. "È uno strumento numerico che ci permette di modellare l'interazione tra le diverse particelle (componenti) - nel nostro caso, i vari massi e ciottoli all'interno dell'asteroide."

mucchio di macerie

I ricercatori stanno modellando varie forme e dimensioni, varie composizioni dei massi e dei ciottoli, le interazioni gravitazionali e l'attrito tra di esse. Possono eseguire migliaia di tali simulazioni e quindi confrontarle con i dati di superficie su asteroidi noti per comprendere il comportamento e la composizione degli asteroidi accumulati in macerie.

"Possiamo guardare la forma esterna, studiare varie caratteristiche sulla superficie, e confrontalo con le nostre simulazioni, " Ha detto il dottor Ferrari. "Per esempio, alcuni asteroidi hanno un prominente rigonfiamento equatoriale, " lui dice, riferendosi all'ispessimento intorno all'equatore che può apparire come risultato della rotazione dell'asteroide.

Nelle simulazioni, il rigonfiamento potrebbe apparire più prominente per alcune strutture interne rispetto ad altre.

Per la prima volta, Il dottor Ferrari ha aggiunto, lo strumento può lavorare con elementi non sferici, che migliora notevolmente la precisione.

"Le sfere si comportano in modo molto diverso dagli oggetti angolari, " Egli ha detto.

Il modello suggerisce che nel caso di Dimorphos, l'impatto del DART creerà un cratere e solleverà molto materiale dalla superficie dell'asteroide. Ma ci sono ancora molte domande, in particolare le dimensioni del cratere, secondo il dottor Ferrari.

"Il cratere potrebbe essere piccolo come dieci metri ma anche largo come cento metri, occupando la metà delle dimensioni dell'asteroide. Non lo sappiamo davvero, " ha detto il dottor Ferrari. "I cumuli di macerie sono difficili. Perché sono così sciolti, potrebbero anche assorbire l'impatto."

Qualunque cosa accada su Dimorphos, l'esperimento fornirà un tesoro di dati per perfezionare simulazioni e modelli futuri. Possiamo vedere se l'asteroide si comporta come ci aspettavamo e imparare a fare previsioni più accurate per le future missioni da cui potrebbe dipendere molto la vita sulla Terra.