Poco più di 4 miliardi di anni fa, i pianeti del nostro sistema solare coesistevano con un vasto numero di piccoli oggetti rocciosi o ghiacciati in orbita attorno al Sole. Questi erano gli ultimi resti dei planetesimi, i mattoni primitivi che formavano i pianeti. La maggior parte di questi oggetti di scarto andarono poi perduti, poiché i cambiamenti nelle orbite dei pianeti giganti li hanno dispersi nei lontani confini esterni del sistema solare o oltre. Ma alcuni sono stati catturati in due regioni meno lontane, vicino a punti in cui l'influenza gravitazionale di Giove e del Sole si equilibrano, e sono rimasto intrappolato lì, per lo più intatto, per miliardi di anni.

Non proprio 4 milioni di anni fa, un antico antenato degli esseri umani moderni vagava per la terra in quello che in seguito sarebbe diventato il paese dell'Etiopia. Trentaquattro anni fa, Donald Johanson ha scoperto lo scheletro fossile di questa creatura, poi chiamato Lucy, dopo il successo dei Beatles del 1967 "Lucy in the Sky with Diamonds".

Tre anni da ora, una navicella spaziale di nome Lucy, ispirato al famoso fossile, inizierà la sua esplorazione che potrebbe aiutare a determinare la storia antica del Sistema Solare.

La missione Lucy della NASA volerà vicino a sei di quei planetesimi intrappolati – gli asteroidi troiani di Giove – dando all'umanità il primo assaggio di questi antichi oggetti. Studiando questi fossili di formazione dei pianeti, la missione Lucy potrebbe rivelare tanto sullo sviluppo del sistema solare quanto il fossile Lucy sull'evoluzione umana. E sulla via dei Troiani, Lucy visiterà un asteroide che il team ha chiamato Donaldjohanson, dopo l'antropologo che scoprì lo scheletro fossile del nostro antenato.

"I Troiani contengono indizi vitali sull'origine del Sistema Solare perché sono i resti di, e così furono testimoni di, il processo che ha costruito i pianeti, " ha affermato il ricercatore principale Harold Levison del Southwest Research Institute di Boulder, Colorado.

I Troiani orbitano attorno al Sole in sincronia con Giove, seguendo quasi lo stesso percorso, ma guidando il pianeta gigante di circa un sesto del percorso intorno all'orbita, o in ritardo dello stesso importo. Questo li tiene vicino a uno dei due punti "Lagrange" gravitazionalmente stabili, L4 e L5, posizionato all'apice di un triangolo equilatero con Giove e il Sole, dove sono protetti dall'essere perturbati su orbite diverse o completamente fuori dal sistema solare. Le aree intorno ai punti L4 e L5 di Giove contengono ciascuna uno sciame di oggetti vecchi di miliardi di anni che contengono informazioni sulla storia del nostro sistema solare.

Le osservazioni terrestri hanno permesso agli astronomi di classificare gli asteroidi troiani in base a sottili variazioni di colore e probabile composizione. "Vediamo variazioni nelle proprietà che possiamo misurare dalla Terra e vorremmo conoscere la base fisica dietro questa variazione, " Lucy Project Scientist Keith Noll ha detto. "Una missione su un singolo oggetto non avrebbe permesso quel tipo di confronto - campionando un insieme diversificato di oggetti, Lucy fornirà una base migliore per comprendere ciò che stiamo vedendo nella popolazione più ampia." Visitando sei Trojan che abbracciano tutti i tipi principali, due dei quali costituiscono un sistema binario (due oggetti che orbitano l'uno attorno all'altro), Lucy otterrà una grande quantità di informazioni sugli oggetti che componevano il disco planetesimo originale del sistema solare. Noll lavora al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che è un partner chiave nella missione Lucy.

Una caratteristica che accomuna i Trojan è che sono scuri. "Riflettono solo il quattro o cinque percento della luce che li colpisce, " ha detto Noll. "Questo è davvero buio. Il marciapiede nero sulla strada è molto più riflettente".

Ciò che oscura i troiani è un mistero che potrebbe avere implicazioni sorprendenti per la nostra Terra. "Gli oggetti scuri possono avere composti organici (contenenti carbonio) sulla loro superficie, " ha affermato la scienziata senior Amy Simon. "Se molti dei trojan che esaminiamo mostrano prove di sostanze organiche, implicherà che gli elementi costitutivi della vita erano comuni in tutto il primo sistema solare." Simon lavora alla NASA Goddard, dove lavora come vice investigatore principale per uno degli strumenti della navicella spaziale Lucy.

Alcuni degli stessi processi che hanno intrappolato i Troiani nelle loro attuali orbite hanno inviato altri planetesimi rimasti più lontano dal Sole, e ora li troviamo nella fascia di Kuiper, la regione ghiacciata oltre Nettuno che ospita Plutone e altri pianeti nani. (La navicella spaziale New Horizons della NASA ha esplorato Plutone dopo un viaggio di 9 anni, e volerà oltre un altro oggetto della fascia di Kuiper il giorno di Capodanno 2019.)

La raccolta dei dati sarà vitale per il successo di Lucy. La missione trasporterà quattro strumenti nel suo carico utile:L'Ralph, composto da MVIC (fotocamera per immagini visibili multispettrale), un imager multicolore, e LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), uno spettrografo che fornirà informazioni sulla composizione della superficie; L'LORRI (Imager di ricognizione a lungo raggio), una fotocamera ad alta risoluzione; e L'TES (Spettrometro ad emissione termica), che misurerà le temperature superficiali dei Trojan. E oltre agli strumenti scientifici, Le comunicazioni (radio) e il sistema di acquisizione del bersaglio (TTCam) di Lucy contribuiranno alla missione scientifica. L'Ralph analizzerà le superfici dei Trojan per cercare la presenza di diversi silicati, ghiacci e sostanze organiche su questi asteroidi. L'LORRI scatterà immagini ad alta definizione dei Trojan integrate da TTCam al massimo avvicinamento. L'TES indagherà sullo stato fisico delle superfici dei Trojan, e i dati radio verranno utilizzati congiuntamente ai dati di imaging per determinare le loro masse e densità.

Il lancio di Lucy è previsto per ottobre 2021, volando su più bersagli in orbite diverse attorno al Sole rispetto a qualsiasi altra missione nella storia. Le risposte alle domande chiave sul lontano passato del sistema solare saranno ora a portata di mano, grazie alla missione Lucy.

La missione Lucy è guidata dal Dr. Harold Levison e dal suo team presso il Southwest Research Institute ed è gestita dal Goddard Space Flight Center della NASA. Gli strumenti su Lucy sono sviluppati da Goddard, Università statale dell'Arizona, e il Laboratorio di Fisica Applicata della Johns Hopkins University. Il veicolo spaziale sarà sviluppato e costruito da Lockheed Martin. A seguito della sua costruzione, Lucy sarà sottoposta a ulteriori test, e in tre anni sarà lanciato in una missione che cambierà per sempre la nostra conoscenza del sistema solare.