Simular un choque contra un asteroide revela su psiquis de «heavy metal»

Un nuevo estudio del asteroide más grande del Cinturón Principal, Psique, encuentra que podría ser un remanente de un planeta que nunca se formó por completo

Concepción artística del asteroide Psique, cuya composición se ha propuesto como un cuerpo metálico poroso que se precipita a través del espacio. Se llegó a ello gracias al modelado por computadora de su cráter más grande. 
Crédito Imagen: Peter Rubin y la Universidad Estatal de Arizona
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Un nuevo modelado por computadora en 2D y 3D de impactos en el asteroide Psique, indica que probablemente sea metálico y de composición porosa. Es algo así como una pila de escombros cósmicos voladores. Psique es el asteroide más grande del Cinturón Principal. Saber esto será fundamental para la próxima misión de asteroides de la NASA, Psique: Viaje a un Mundo de Metal, que se lanzará en 2022.

Wendy. K. Caldwell, Investigadora Postdoctoral Chick Keller del Laboratorio Nacional de Los Alamos es la autora principal de un artículo publicado recientemente en la revista Icarus. Ella expresó:

«Esta misión será la primera en visitar un asteroide metálico. Con un mayor conocimiento sobre Psique antes de su lanzamiento, es más probable que la misión tenga las herramientas adecuadas para examinarlo y recopilar datos. Psyche es interesante de estudiar porque es probable que sea el remanente de un núcleo planetario que se interrumpió durante la etapa de acreción. Podemos aprender mucho de Psyche sobre la formación planetaria si de hecho es principalmente metálico».

El modelado como herramienta para el estudio de los procesos de impacto en distintos materiales

El modelado de estructuras de impacto en Psyche contribuye a nuestra comprensión de los cuerpos metálicos. Permite también conocer cómo los procesos de cráteres en los objetos metálicos grandes difieren de los de los cuerpos rocosos y helados, señaló.

El equipo proporciona los primeros modelos 3D de la formación del cráter de impacto más grande de Psyche. Es el primer trabajo que utiliza modelos de cráteres de impacto para informar la composición de los asteroides. Los modelos 2D y 3D indican un ángulo de impacto oblicuo con el que un objeto entrante habría golpeado la superficie del asteroide. La deformación producida es muy específica y predecible, dados los posibles materiales involucrados.

Los metales se deforman de manera diferente a otros materiales de los asteroides comunes, como los silicatos. Los impactos en objetivos de composición similar a Psyche, deberían resultar en cráteres similares a los observados en Psyche.

La simulación revela la etapa de modificación del cráter de impacto

Simulando un cráter de impacto en un asteroide. Un nuevo modelado por computadora en 2D y 3D de impactos en el asteroide Psique, indica que probablemente sea metálico y de composición porosa. Es algo así como una pila de escombros cósmicos voladores. Saber esto será fundamental para la próxima misión de asteroides de la NASA, Psyche: Journey to a Metal World, que se lanzará en 2022. Psique es el asteroide más grande del Cinturón Principal.
Crédito: Los Alamos National Lab.

Una animación que utiliza el resultado de la simulación muestra un escenario de impacto teórico que podría haber originado el cráter más grande de Psyche. La simulación muestra cómo se expulsa algo de material al espacio después del impacto. Además revela la etapa de modificación del cráter, donde el área de impacto muestra el material dañado resultante.

“Nuestra capacidad para modelar el impacto durante la etapa de modificación es esencial para comprender la formación de cráteres en los cuerpos metálicos”, dijo Caldwell. “En las primeras etapas de la formación del cráter, el material objetivo se comporta como un fluido. En la etapa de modificación, sin embargo, la resistencia del material objetivo juega un papel clave. Determina la forma en que el material que no se expulsa ‘se asienta’ en el cráter «.

Coincidencia de los resultados del modelo con la composición derivada de las observaciones

Los resultados de los investigadores corroboran las estimaciones de la composición de Psyche basadas en técnicas de medición observacional. De particular interés es el material que proporcionó la mejor combinación, Monel. Monel. Es una aleación a base de mineral del cráter Sudbury, una estructura de impacto en Canadá. Se cree que el mineral provino del impactador que formó el cráter, lo que significa que es probable que el mineral en sí tenga orígen extraterrestre. Los éxitos del modelado con Monel demuestran que los materiales que componen a Psyche se comportan similarmente a los metales extraterrestres, en condiciones de choque.

La herramienta de modelado utilizada en el trabajo, ejecutada en una supercomputadora de Los Alamos, fue el hidrocódigo FLAG. Anteriormente se demostró que es eficaz para modelar cráteres de impacto y una opción ideal para modelar la formación de cráteres en Psyche. Las estimaciones de velocidad de impacto probable, gravedad local y densidad aparente, nos indican algo importante. La formación del cráter más grande de Psyche probablemente estuvo dominada por la fuerza en lugar de la gravedad, dijo Caldwell.

«Es increíble lo que podemos lograr con los recursos del laboratorio», señaló Caldwell. «Nuestras supercomputadoras son algunas de las más poderosas del mundo. Para problemas grandes como impactos de asteroides, realmente confiamos en nuestras herramientas de modelado numérico para complementar los datos de observación».

El «paper«: Understanding Asteroid 16 Psyche’s composition through 3D impact crater modeling. Authors Wendy K. Caldwell, Abigail Hunter, Catherine S. Plesko and Stephen Wirkus. Icarus, Volume 351, 2020.

Fuente: Los Alamos National Lab.

Artículo original: Simulating crash into asteroid reveals its heavy metal Psyche. Nancy Ambrosiano. Aug. 10, 2020.

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Sobre el asteroide y la Misión Psique


El artista Peter Rubin y la científia Lindy Elkins-Tanton colaboran con Space Systems Loral y JPL para imaginar cómo podría ser la superficie del mundo de metal Psique.
Escarpes de contracción de palasita, flujos de lava de azufre, torres de eyección congeladas.

Más información.
Crédito: ASU/SSL/JPL/Peter Rubin /Lindy Elkins-Tanton.

El asteroide metálico Psique parece contener más roca de lo que se pensaba anteriormente, arrojando nueva luz sobre posibles escenarios para su formación en el Sistema Solar temprano.

El siguiente artículo lo presenta y además contiene una selección de recursos sobre el asteroide y la misión:

Curiosidades

Un grupo de meteoritos raros que probablemente provenían de un planetesimal temprano con un núcleo magnético.

Corte de una muestra de una rara familia de meteoritos. Revelan que su planetesimal progenitor, era un objeto complejo en capas, con un núcleo fundido y una corteza sólida similar a la Tierra. Se había formado en las primeras etapas del Sistema Solar.
Crédito de la foto: Carl Agee, Instituto de Meteorítica, Universidad de Nuevo México /
Fondo editado por MIT News.

La mayoría de los meteoritos que han aterrizado en la Tierra son fragmentos de planetesimales, los primeros cuerpos protoplanetarios del Sistema Solar. Los científicos han pensado que estos cuerpos primordiales se derritieron por completo al principio de su historia o quedaron como montones de escombros sin fundir.

Pero una familia de meteoritos ha confundido a los investigadores desde su descubrimiento en la década de 1960. Los diversos fragmentos, que se encuentran en todo el mundo, parecen haberse desprendido del mismo cuerpo primordial. Sin embargo, la composición de estos meteoritos indica que sus padres deben haber sido una quimera desconcertante que se derritió y simultáneamente no se derritió.

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