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| Astrónomos del MIT y de otros lugares han cartografiado la composición del asteroide Psyche, revelando una superficie de metal, arena y roca. Crédito: NASA |
Antes de la misión, dirigida por la investigadora principal Lindy Elkins-Tanton, los científicos planetarios del MIT y de otros centros han ofrecido un anticipo de lo que la nave espacial Psyche podría ver cuando llegue a su destino.
En un artículo que aparece hoy en la revista Journal of Geophysical Research: Planets, el equipo presenta los mapas más detallados de las propiedades de la superficie del asteroide hasta la fecha, basados en observaciones realizadas por un gran conjunto de telescopios terrestres en el norte de Chile. Los mapas revelan vastas regiones ricas en metales que se extienden por la superficie del asteroide, junto con una gran depresión que parece tener una textura superficial diferente entre el interior y su borde; esta diferencia podría reflejar un cráter lleno de arena más fina y rodeado de materiales más rocosos.
En general, la superficie de Psyche resultó ser sorprendentemente variada en sus propiedades.
Los nuevos mapas dan pistas sobre la historia del asteroide. Sus regiones rocosas podrían ser vestigios de un antiguo manto -de composición similar a la capa rocosa más externa de la Tierra, Marte y el asteroide Vesta- o la huella de pasados impactos de rocas espaciales. Por último, los cráteres que contienen material metálico apoyan la idea propuesta por estudios anteriores de que el asteroide pudo haber experimentado erupciones tempranas de lava metálica al enfriarse su antiguo núcleo.
"La superficie de Psyche es muy heterogénea", afirma el autor principal, Saverio Cambioni, el Crosby Distinguished Postdoctoral Fellow del Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) del MIT. "Es una superficie evolucionada, y estos mapas confirman que los asteroides ricos en metales son mundos interesantes y enigmáticos. Es otra razón para esperar que la misión Psyche vaya al asteroide".
Los coautores de Cambioni son Katherine de Kleer, profesora adjunta de ciencia planetaria y astronomía en Caltech, y Michael Shepard, profesor de ciencias ambientales, geográficas y geológicas en la Universidad de Bloomsburg.
La potencia del telescopio
La superficie de Psique ha sido objeto de numerosos esfuerzos cartográficos previos. Los investigadores han observado el asteroide utilizando varios telescopios para medir la luz emitida por el asteroide en longitudes de onda infrarrojas, que aportan información sobre la composición de la superficie de Psique. Sin embargo, estos estudios no pudieron resolver espacialmente las variaciones de composición en la superficie.
Cambioni y sus colegas pudieron ver a Psyche con mayor detalle, con una resolución de unos 30 kilómetros por píxel, utilizando la potencia combinada de las 66 antenas de radio del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en el norte de Chile. Cada antena de ALMA mide la luz emitida por un objeto en longitudes de onda milimétricas, dentro de un rango que es sensible a la temperatura y a ciertas propiedades eléctricas de los materiales de la superficie.
"Las señales de las antenas de ALMA pueden combinarse en una señal sintética equivalente a la de un telescopio con un diámetro de 16 kilómetros", dice de Kleer. "Cuanto mayor sea el telescopio, mayor será la resolución".
El 19 de junio de 2019, ALMA enfocó todo su conjunto en Psyche mientras orbitaba y giraba dentro del cinturón de asteroides. De Kleer recopiló datos durante este período y los convirtió en un mapa de emisiones térmicas a través de la superficie del asteroide, que el equipo informó en un estudio de 2021. Esos mismos datos fueron utilizados por Shepard para producir el modelo de forma 3D de alta resolución más reciente de Psyche, también publicado en 2021.
Para encontrar una coincidencia
En el nuevo estudio, Cambioni realizó simulaciones de Psyche para ver qué propiedades de la superficie podrían coincidir mejor y explicar las emisiones térmicas medidas. En cada uno de los cientos de escenarios simulados, estableció la superficie del asteroide con diferentes combinaciones de materiales, como zonas de diferente abundancia de metales. Modeló la rotación del asteroide y midió cómo los materiales simulados en el asteroide emitirían emisiones térmicas. A continuación, Cambioni buscó las emisiones simuladas que mejor se ajustaban a las emisiones reales medidas por ALMA. Ese escenario, razonó, revelaría el mapa más probable de los materiales de la superficie del asteroide.
"Hicimos estas simulaciones área por área para poder captar las diferencias en las propiedades de la superficie", dice Cambioni.
El estudio produjo mapas detallados de las propiedades de la superficie de Psyche, mostrando que la fachada del asteroide está probablemente cubierta de una gran diversidad de materiales. Los investigadores confirmaron que, en general, la superficie de Psyche es rica en metales, pero la abundancia de metales y silicatos varía a lo largo de su superficie. Esto puede ser un indicio más de que, al principio de su formación, el asteroide puede haber tenido un manto rico en silicatos que ya ha desaparecido.
También descubrieron que, al girar el asteroide, el material del fondo de una gran depresión -probablemente un cráter- cambia de temperatura mucho más rápido que el material del borde. Esto sugiere que el fondo del cráter está cubierto por "estanques" de material de grano fino, como la arena en la Tierra, que se calienta rápidamente, mientras que los bordes del cráter están compuestos por materiales más rocosos y de calentamiento más lento.
"Los estanques de materiales de grano fino se han visto en asteroides pequeños, cuya gravedad es lo suficientemente baja como para que los impactos agiten la superficie y hagan que los materiales más finos se acumulen", dice Cambioni. "Pero Psyche es un cuerpo grande, así que si los materiales de grano fino se acumularon en el fondo de la depresión, esto es interesante y algo misterioso".
"Estos datos muestran que la superficie de Psyche es heterogénea, con posibles variaciones notables en su composición", dice Simone Marchi, científico del Instituto de Investigación del Suroeste y coinvestigador de la misión Psyche de la NASA, que no participó en el estudio actual. "Uno de los principales objetivos de la misión Psyche es estudiar la composición de la superficie del asteroide utilizando su espectrómetro de rayos gamma y neutrones y un generador de imágenes en color. Por tanto, la posible presencia de heterogeneidades composicionales es algo que el equipo científico de Psyche está deseando estudiar más."
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