Nuova modellazione computerizzata 2-D e 3-D degli impatti sull'asteroide Psiche, il più grande asteroide della fascia principale, indicano che è probabilmente metallico e poroso nella composizione, qualcosa come un cumulo di macerie cosmiche volanti. Sapendo che questo sarà fondamentale per la prossima missione di asteroidi della NASA, Psiche:viaggio in un mondo metal, che verrà lanciato nel 2022.

"Questa missione sarà la prima a visitare un asteroide metallico, e più noi, la comunità scientifica, conoscere Psiche prima del lancio, più è probabile che la missione disponga degli strumenti più appropriati per esaminare Psiche e raccogliere dati, " ha detto Wendy K. Caldwell, Chick Keller Postdoctoral Fellow del Los Alamos National Laboratory e autore principale di un articolo pubblicato di recente sulla rivista Icarus. "Psiche è un corpo interessante da studiare perché è probabilmente il residuo di un nucleo planetario che è stato interrotto durante la fase di accrescimento, e possiamo imparare molto sulla formazione planetaria da Psiche se è davvero principalmente metallica."

La modellazione delle strutture di impatto su Psiche contribuisce alla nostra comprensione dei corpi metallici e di come i processi di craterizzazione su grandi oggetti metallici differiscano da quelli su corpi rocciosi e ghiacciati, ha notato.

Il team fornisce i primi modelli 3D della formazione del più grande cratere da impatto di Psiche, ed è il primo lavoro ad utilizzare modelli di crateri da impatto per informare la composizione degli asteroidi. I modelli 2-D e 3-D indicano un angolo di impatto obliquo in cui un oggetto in arrivo avrebbe colpito la superficie dell'asteroide, deformando Psiche in modo molto specifico e prevedibile, dati i probabili materiali coinvolti.

I metalli si deformano in modo diverso da altri materiali comuni di asteroidi, come i silicati, e gli impatti su bersagli di composizione simile a Psiche dovrebbero provocare crateri simili a quelli osservati su Psiche.

Un video di animazione che utilizza l'output della simulazione del team mostra uno scenario di impatto teorico che avrebbe potuto portare al cratere più grande di Psiche. La simulazione mostra come parte del materiale viene espulso nello spazio dopo l'impatto e rivela la fase di modifica del cratere, dove l'area di impatto mostra il materiale danneggiato risultante.

"La nostra capacità di modellare l'impatto attraverso la fase di modifica è essenziale per comprendere come si formano i crateri sui corpi metallici, " ha detto Caldwell. "Nelle prime fasi della formazione dei crateri, il materiale bersaglio si comporta come un fluido. In fase di modifica, però, la forza del materiale bersaglio gioca un ruolo chiave nel modo in cui il materiale che non viene espulso "si deposita" nel cratere".

I risultati dei ricercatori confermano le stime sulle composizioni di Psiche basate su tecniche di misurazione osservative. Di particolare interesse è il materiale che ha fornito la migliore corrispondenza, Monel. Monel è una lega a base di minerale di Sudbury Crater, una struttura di impatto in Canada. Si pensa che il minerale provenga dall'impattore che ha formato il cratere, il che significa che è probabile che il minerale stesso abbia origini extraterrestri. I successi di modellazione utilizzando Monel dimostrano che la composizione del materiale di Psiche si comporta in modo simile in condizioni di shock ai metalli extraterrestri.

Lo strumento di modellazione utilizzato nel lavoro, eseguito su un supercomputer di Los Alamos, era l'idrocodice FLAG, precedentemente dimostrato di essere efficace nella modellazione di crateri da impatto e una scelta ideale per modellare la formazione di crateri su Psiche. Sulla base della probabile velocità di impatto, gravità locale, e stime della densità apparente, la formazione del cratere più grande di Psiche è stata probabilmente dominata dalla forza piuttosto che dalla gravità, ha detto Caldwell.

"È incredibile quello che possiamo realizzare con le risorse del laboratorio, " ha osservato Caldwell. "I nostri supercomputer sono tra i più potenti al mondo, e per grandi problemi come impatti di asteroidi, ci affidiamo davvero ai nostri strumenti di modellazione numerica per integrare i dati osservativi".