Le osservazioni di un gruppo di asteroidi indicano che questi potrebbero avere superfici ricche di metalli, ma gli asteroidi con densità misurate sono densi circa la metà di quanto previsto per un corpo metallico. Queste basse densità implicano che o gli asteroidi hanno porosità così elevate che metà del loro volume è spazio vuoto o che siano una miscela di metallo e altri materiali a densità inferiore, come la roccia di silicato.
L’asteroide 16 Psyche, il più grande di questo gruppo, è di particolare interesse per la sua recente selezione per lo studio da parte di una missione dedicata della NASA nel 2026. Per capire se è effettivamente possibile l’esistenza di un corpo metallico ad alta porosità, un team di ricercatori planetari della Brown University e della Purdue University ha realizzato un modello focalizzato sulla porosità con variazioni di temperature, porosità iniziali e masse del corpo. I loro risultati indicano che tutti gli asteroidi di ferro devono raffreddarsi e rimanere a basse temperature prima di un evento che determini aggiunta di porosità, per mantenere tale porosità su scale temporali superiori a pochi milioni di anni. Di conseguenza, un asteroide come Psyche di ferro puro non si sarebbe sufficientemente raffreddato per mantenere porosità elevate, mentre è più probabile che si siano verificati eventi di grande porosità nel Sistema Solare primordiale. Quindi, è improbabile che Psyche abbia un nucleo puro di ferro.
Psyche, un asteroide metallico di circa 226 km di diametro, è uno degli obiettivi più interessanti nella fascia principale degli asteroidi.
Orbita attorno al Sole tra le orbite di Marte e Giove a una distanza compresa tra 378 e 497 milioni di km dalla nostra stella.
Impiega circa 5 anni terrestri per completare un’orbita attorno al Sole, ma solo poco più di 4 ore per ruotare una volta sul suo asse.
Psyche è il più grande degli asteroidi di tipo M, che sono composti principalmente da ferro e nichel, caratteristica che li distingue dalle rocce di silicato, che compongono la maggior parte degli altri asteroidi.
Osservata dalla Terra, però, Psyche invia segnali contrastanti sulla sua composizione.
La luce che riflette dice agli scienziati planetari che la superficie è in effetti per lo più di metallo: ciò ha portato a ipotizzare che possa essere il nucleo di ferro esposto di un corpo planetario primordiale, la cui crosta rocciosa e mantello sono stati spazzati via da un’antica collisione.
Tuttavia, le misurazioni della massa e della densità di Psyche raccontano una storia diversa.
Il modo in cui la sua gravità trascina i corpi vicini suggerisce che sia molto meno denso di quanto dovrebbe essere un gigantesco pezzo di ferro.
Quindi, se Psyche è davvero tutto di metallo, dovrebbe essere altamente poroso, un po’ come una gigantesca palla di lana d’acciaio con parti quasi uguali di spazio vuoto e metallo solido.
“Quello che volevamo fare con questo studio era scoprire se fosse possibile per un corpo di ferro delle dimensioni di Psyche mantenere quella porosità vicina al 50%. Abbiamo scoperto che è molto improbabile,” ha affermato l’autore principale, Fiona Nichols-Fleming, del Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences presso la Brown University.
Nello studio, Nichols-Fleming e i suoi colleghi hanno creato un modello al computer, basato sulle proprietà termiche note del ferro metallico, per stimare come si sarebbe evoluta nel tempo la porosità di un grande corpo di ferro.
Il modello mostra che per rimanere altamente porosa, la temperatura interna di Psyche dovrebbe raffreddarsi al di sotto di 800 K poco dopo la sua formazione.
A temperature superiori, il ferro sarebbe così malleabile che la gravità stessa di Psyche dovrebbe fare collassare la maggior parte dello spazio dei pori all’interno della sua massa.
“Sulla base di ciò che si sa sulle condizioni del Sistema Solare primordiale, è estremamente improbabile che un corpo delle dimensioni di Psyche si sia raffreddato così rapidamente,” hanno affermato gli autori. “Inoltre, qualsiasi evento che potrebbe aver aggiunto porosità a Psyche dopo la sua formazione – un impatto enorme, ad esempio – avrebbe probabilmente anche riscaldato Psyche oltre gli 800 K“. “Quindi è improbabile che qualsiasi porosità introdotta di recente sarebbe durata“.
Presi insieme, i risultati suggeriscono che Psyche probabilmente non è un corpo poroso, tutto di ferro. Più probabilmente, ospita una componente rocciosa nascosta che ne riduce la densità.
Se Psyche però ha una componente rocciosa, perché la sua superficie sembra così metallica se vista dalla Terra? “Ci sono poche possibili spiegazioni,” hanno affermato gli scienziati. “Una di queste possibilità è il ferrovulcanismo: vulcani che eruttano ferro. È possibile che Psyche sia in realtà un corpo differenziato con un mantello roccioso e un nucleo di ferro“. “L’attività ferrovulcanica diffusa però potrebbe aver portato in superficie grandi quantità del nucleo di Psyche, posizionando un rivestimento di ferro sopra il suo mantello roccioso“.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Geophysical Research Letters: Planets.
