4,5 miliardi di anni fa nei violenti, ambiente ad alta velocità del primo sistema solare, un protopianeta grande più o meno Marte è stato coinvolto in una serie di violente collisioni con altri grandi corpi planetari.

Una serie di potenti impatti ha spogliato il pianeta del suo mantello roccioso, lasciando esposto un nucleo di nichel-ferro. Dopo ulteriori colpi, pezzi di metallo staccati sono stati lanciati nello spazio:la destinazione finale per alcuni sarebbe stata la Terra.

Questo, gli scienziati credono, è la storia di Psiche. Ora un freddo mondo di metallo nella fascia di asteroidi tra Marte e Giove, l'asteroide, che prende il nome dalla dea greca dell'anima, offre una visione unica della violenta storia di collisioni e accrescimento che ha creato i pianeti terrestri.

Ricerca pubblicata in Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti ha aiutato a garantire 450 milioni di dollari di finanziamenti alla NASA per un satellite che si spingesse coraggiosamente dove nessun satellite era mai stato prima; in missione su Psiche.

Lo studio, guidato da un membro del St John's College, Cambridge, Dottor James Bryson, rivela i messaggi magnetici nascosti in un raro gruppo di meteoriti metallici che gli scienziati ritengono provengano da Psiche. I risultati indicano che Psiche aveva un campo magnetico forte e instabile e supportano l'ipotesi che l'asteroide sia un nucleo planetario esposto che si è raffreddato rapidamente a causa dell'assenza di un mantello roccioso. Queste conclusioni su Psiche, raggiunto in laboratorio, sarà ora testato da un'omonima missione nello spazio.

Il satellite Psyche orbiterà intorno all'asteroide mentre raccoglie dati. Se dimostrato corretto, un team pan-istituzionale di scienziati guidato dal professor Lindy Elkins-Tanton dell'Arizona State University, avrà l'opportunità di misurare direttamente un nucleo metallico come quelli che si trovano a profondità e condizioni inaccessibili all'interno dei pianeti terrestri, compresa la Terra. L'esplorazione di questo mondo sconosciuto fornirà ai ricercatori una visione straordinaria degli elementi costitutivi della formazione dei pianeti e consentirà agli scienziati e al pubblico di vedere, per la prima volta, un mondo fatto di metallo piuttosto che di ghiaccio, roccia o gas.

Lo studio dei messaggi magnetici nei meteoriti può fornire importanti informazioni sul loro corpo genitore. Come un disco rigido, i meteoriti immagazzinano informazioni magnetiche e possono rivelare se l'oggetto da cui provengono ha generato un campo magnetico e, in tal caso, com'era quel campo.

Nel caso di Psiche, scoprire il campo magnetico che un tempo generava consentirebbe ai ricercatori di dedurre importanti conclusioni sulle sue proprietà e sulla sua formazione, ad esempio su come ea quale velocità si è raffreddato e solidificato.

Gli indizi contenuti nei meteoriti ricchi di metalli, però, erano ritenuti impossibili da decifrare. Questo perché i meteoriti metallici sono fatti principalmente di grandi pezzi di ferro, un materiale con una scarsa memoria magnetica da cui gli ingegneri dovrebbero stare alla larga quando costruiscono un computer.

Questo è cambiato quando durante il suo dottorato di ricerca, Bryson ha sviluppato una tecnica pionieristica di imaging dettagliato per leggere la memoria magnetica nascosta dei meteoriti metallici. "Dopo aver sviluppato la tecnica, Stavo parlando del mio lavoro a una conferenza l'anno scorso quando sono stato avvicinato dai membri del team di Psiche. Avevano un gruppo di meteoriti che si pensava provenissero da Psiche a causa della loro composizione elementare e della velocità con cui si erano raffreddati. Mi hanno chiesto di analizzarli in laboratorio per vedere cosa potevano dirci sull'asteroide, " disse Brison.

Nascosto nella massa di ferro dei meteoriti, Bryson ha identificato minuscole particelle di un metallo chiamato tetrataenite. Questo materiale è magneticamente molto più stabile del ferro ed è in grado di contenere una memoria magnetica che risale a miliardi di anni. Leggere la tetrataenite è stata una sfida perché le particelle misuravano tra 10-100 nanometri (un nanometro è un miliardesimo di metro). Però, usando un grande anello di magneti chiamato sincrotrone che spara elettroni intorno a una velocità prossima a quella della luce, Bryson è stato in grado di produrre intensi fasci di raggi X che gli hanno permesso di visualizzare le particelle e misurare la magnetizzazione su scala nanometrica del metallo meteorico.

Inoltre, Bryson ha quindi effettuato misurazioni più convenzionali del magnetismo di minuscoli pezzi di roccia contenuti all'interno di alcuni meteoriti utilizzando un magnetometro.

I risultati erano coerenti con la teoria secondo cui Psiche è un nucleo metallico esposto in quanto suggeriscono che l'asteroide si è raffreddato molto rapidamente, qualcosa che gli scienziati si aspetterebbero di osservare in un nucleo privato del suo mantello protettivo. I meteoriti contenevano il ricordo di un intenso campo magnetico, molto più forte di quello terrestre. I campi magnetici planetari sono prodotti dai movimenti agitati dei metalli liquidi nel nucleo di un pianeta che conducono elettricità e hanno una carica elettrica. Un raffreddamento più rapido genera forti correnti di convezione che spingono il nucleo liquido a vorticare più velocemente e producono un campo magnetico più potente.

I segreti svelati dai meteoriti suggerivano anche che il campo magnetico di Psiche fosse volatile, un'altra proprietà coerente con il raffreddamento rapido. Quando c'è un vigoroso movimento di metallo liquido in un nucleo causato da un rapido raffreddamento, le posizioni del nord magnetico e del sud magnetico sono instabili e possono scambiarsi. I meteoriti contenevano un record di magnetizzazione in direzioni diverse in momenti distinti, a sostegno dell'idea che il campo magnetico di Psiche si alternasse nella sua polarità.

Le prove dei meteoriti indicano anche che, a differenza del processo di raffreddamento attualmente in corso nel nucleo terrestre, Psiche si raffreddò dall'esterno verso l'interno. "Nel caso del nucleo terrestre c'è molta pressione dalla roccia nel mantello sopra che sta facendo solidificare per primo il suo centro. In assenza di un mantello, è più probabile che un nucleo inizi a solidificarsi in superficie. Questo è eccitante perché non siamo mai stati in grado di studiare come si presenta questo processo. Poiché Psiche si è raffreddata così rapidamente, la missione offre l'opportunità di studiare un'intera vita di attività planetaria" ha affermato Bryson.

Durante la missione Psyche un magnetometro composto da due sensori di campo magnetico identici ad alta sensibilità sarà collegato al satellite per rilevare e misurare il campo magnetico residuo dell'asteroide. Altri strumenti misureranno anche il campo gravitazionale e la composizione elementare di Psiche.

La missione, che è stato scelto dalla NASA nel gennaio 2017, è previsto per il lancio nell'ottobre 2023. Ci vorranno sei anni per raggiungere l'asteroide utilizzando la propulsione solare-elettrica, arrivando nel 2030. Una volta lì, il satellite orbiterà intorno al mondo metal per 12 mesi, eseguendo le sue operazioni da quattro orbite di stazionamento e inviando un flusso di immagini e dati sulla Terra. Il satellite si schianterà poi su Psiche, portare a termine la missione.