Il veicolo spaziale psichico della NASA esplorerà un asteroide unico per la prova del primo sistema solare

Il lancio è previsto per il prossimo anno, NASALa missione Psiche dell’agenzia segna la prima volta che l’agenzia ha deciso di esplorare un asteroide più ricco di minerali della roccia o del ghiaccio.

Sono passati più di 150 anni da quando il romanziere Jules Verne ha scritto Viaggio al centro della terra, ma la realtà deve ancora recuperare quell’avventura fantascientifica. Mentre gli umani non possono fare un percorso verso il nucleo metallico del nostro pianeta, la NASA ha l’obiettivo di visitare un asteroide gigante che potrebbe essere il residuo congelato del nucleo fuso di un mondo passato.

Questo asteroide, chiamato Psiche, orbita attorno al sole nella fascia principale degli asteroidi tra di loro Marte e Giove. Utilizzando i dati raccolti da radar terrestri e telescopi ottici, gli scienziati ritengono che Psiche sia in gran parte fatta di metallo. Parte o tutto l’interno ricco di ferro potrebbe essere stato un primo blocco planetario che è stato spogliato della sua litosfera esterna poiché si è scontrato frequentemente con altri grandi corpi durante la prima formazione del Sistema Solare.

L’asteroide, che è largo circa 173 miglia (280 chilometri) nel suo punto più largo, potrebbe essere qualcos’altro. Potrebbe essere un pezzo avanzato di un tipo completamente diverso di corpo ricco di ferro che si è formato da una sostanza ricca di minerali da qualche parte nel sistema solare.

L’idea di questo artista raffigura l’asteroide Psiche, l’obiettivo della missione Psiche della NASA. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/ASU

La missione Psyche della NASA spera di scoprirlo. Previsto per il lancio nell’agosto 2022, il veicolo spaziale orbiterà attorno all’asteroide dopo di esso, scattando foto, mappando la superficie e cercando prove di un antico campo magnetico per due anni. Saiki studierà anche neutroni e raggi gamma dalla superficie dell’asteroide per determinare la sua composizione elementare.

La prima missione per esplorare un asteroide con una superficie che contiene grandi quantità di metallo piuttosto che roccia o ghiaccio, Psyche cerca di comprendere meglio i nuclei di ferro, un elemento costitutivo inesplorato della formazione dei pianeti. È anche possibile che la missione fornisca la prima opportunità di esaminare direttamente l’interno di un pianeta roccioso dando un’occhiata all’interno di un corpo planetario precedentemente stratificato che non è mai stato visibile. Ciò che gli scienziati stanno imparando potrebbe far luce su come si sono formati la Terra e altri pianeti rocciosi.

Al Jet Propulsion Laboratory della NASA, gli ingegneri hanno integrato uno spettrometro a raggi gamma e neutroni sulla navicella spaziale Psyche dell’agenzia. Lo strumento aiuterà a determinare gli elementi che compongono il suo obiettivo, un asteroide chiamato anche Psiche. Credito: NASA/JPL-Caltech

“Ci sono molte domande fondamentali senza risposta su Psiche”, ha detto l’investigatore principale della missione, Lindy Elkins Tanton dell’Arizona State University. “E con tutti i dettagli che vengono aggiunti dai dati che possiamo raccogliere da terra, creare una storia plausibile diventa più difficile. Non sappiamo davvero cosa vedremo fino a quando non visiteremo, e saremmo sorpresi. “

Ad esempio, precedenti osservazioni a terra hanno portato gli scienziati a credere che l’asteroide fosse metallico per il 90%. Ricerca recente Guidato da Elkins Tanton, ha usato misurazioni di densità aggiornate per stimare che la probabilità dell’asteroide di essere tra il 30% e il 60% è di metallo.

Al Jet Propulsion Laboratory della NASA, un ingegnere esamina i raggi gamma e uno spettrometro di neutroni mentre si fonde con la navicella spaziale Psyche dell’agenzia. Lo strumento aiuterà a identificare gli elementi che costituiscono il suo obiettivo. Credito: NASA/JPL-Caltech

E gli scienziati sono perplessi perché Psiche sembra avere un basso contenuto di ossidi di ferro, che sono composti chimici fatti di ferro e ossigeno. Marte, Mercurio, VenereE tutta la terra è lì. “Quindi, se abbiamo ragione sul fatto che Psiche è una miscela di metallo e roccia, e quella roccia contiene pochissimo ossido di ferro, deve esserci stata una strana storia su come è stata creata, perché non si adatta alle storie standard di Elkins Tanton”, ha detto Elkins Tanton.

Il segreto dell’anima

Anche gli scienziati non sanno dove sia Psiche. Potrebbe aver avuto origine all’interno della fascia principale degli asteroidi, ma è anche probabile che sia nato nella stessa regione dei pianeti interni della Terra, o nel sistema solare esterno, dove ora si trovano pianeti giganti come Giove. Nessuna delle mie storie di origine segue un semplice percorso verso dove ora vive Psiche, a 280 milioni di miglia (450 milioni di km) dal Sole.

Gli asteroidi in generale possono fornire informazioni sulla formazione dei pianeti e su come funzionava il primo sistema solare 4,6 miliardi di anni fa. Ma Psiche è particolarmente interessante per gli scienziati a causa del suo insolito contenuto metallico, dell’alta densità e della bassa concentrazione di ossidi di ferro.

“Il fatto che sia così insolito ci racconta una nuova storia che non abbiamo mai visto prima su come si evolvono gli asteroidi”, ha detto Bill Bottke, uno scienziato di missione psichica presso il Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado. “Fa parte della storia che non abbiamo in questo momento. Riunendo questo pezzo con tutti gli altri pezzi che abbiamo, continuiamo a migliorare la nostra storia su come si è formato ed evoluto il primo sistema solare”.

Strumenti commerciali

Per aiutare a scoprire l’origine dell’asteroide, la missione ricerca scientifica Sarà basato su un magnetometro, uno spettrometro a raggi gamma e neutroni e un imager multispettrale. Gli scienziati sanno che un asteroide non genera un campo magnetico come fa la Terra, ma se Psiche aveva un campo magnetico in passato, può ancora essere registrato nel materiale degli asteroidi oggi. Utilizzando sensori montati su un braccio di 6 piedi (2 metri), il magnetometro può determinare se Seichi è ancora magnetizzato. Se è così, ciò confermerebbe che l’asteroide fa parte del nucleo di un piccolo pianeta primordiale, l’elemento costitutivo di un pianeta primordiale.

Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California hanno integrato lo strumento magnetometro nella navicella spaziale Psyche dell’agenzia il 28 giugno 2021. Lo strumento aiuterà a determinare se l’asteroide Psyche fa parte del pianeta. Credito: NASA/JPL-Caltech

Lo spettrometro di neutroni dell’orbiter e lo spettrometro a raggi gamma aiuteranno gli scienziati a determinare gli elementi chimici dell’asteroide. Poiché i raggi cosmici e le particelle ad alta energia influenzano la superficie della Psiche, gli elementi che compongono il materiale superficiale assorbono energia. I neutroni e i raggi gamma che emettono in risposta possono essere rilevati da uno spettrometro, consentendo agli scienziati di abbinare le loro proprietà a quelle emesse da elementi noti per determinare di cosa è fatta Psiche.

Nel frattempo, una coppia di telecamere a colori costituisce il dispositivo di imaging multispettrale. Il fotografo è sensibile alla luce oltre ciò che gli esseri umani possono vedere, utilizzando filtri a lunghezze d’onda dell’ultravioletto e del vicino infrarosso. La luce riflessa in questi filtri può aiutare a identificare i minerali di qualsiasi materiale roccioso che potrebbe essere presente sulla superficie di Psiche.

Questa immagine mostra un fotografo multispettrale di Psiche, in fase di assemblaggio e test il 13 settembre 2021, presso Malin Space Science Systems a San Diego, in California. Credito: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Il sistema di comunicazione del veicolo spaziale aiuterà anche con la scienza. Il sistema radio in banda X viene utilizzato principalmente per inviare comandi al veicolo spaziale e ricevere da esso dati ingegneristici e scientifici. Ma gli scienziati possono anche analizzare sottili cambiamenti in queste onde radio per misurare la rotazione, l’oscillazione, la massa e il campo gravitazionale di un oggetto, fornendo ulteriori indizi sulla formazione e la struttura dell’interno di Psiche.

occhi su se stessi

Ma prima che inizi questa analisi scientifica, ci saranno le immagini. Entro la fine del 2025, tre anni dopo il lancio, Psyche sarà in vista dell’asteroide e il team di imaging sarà in massima allerta.

“Anche prima di entrare in orbita, inizieremo a ottenere immagini molto migliori di quelle che possiamo dai telescopi sulla Terra. Inizieremo a risolvere le caratteristiche, a vedere grandi crateri, bacini di crateri, forse catene montuose. Chissà cosa vedremo? ” ha affermato Jim Bell della State University. Arizona, vice ricercatore principale in psicologia e leader del team di imaging. “Tutto ciò che sappiamo è che la verità dell’anima sarà più strana e più bella di quanto possiamo immaginare.”

Questa illustrazione mostra la navicella spaziale Psyche della NASA, prevista per il lancio nell’agosto 2022. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech/ASU

Maggiori informazioni sulla missione

L’Arizona State University sta guidando la missione Psiche. Il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California è responsabile della gestione complessiva della missione, dell’ingegneria del sistema, dell’integrazione e dei test e delle operazioni di missione. La fase di missione nota come le operazioni di assemblaggio, test e lancio sono attualmente in corso in Laboratorio di propulsione a reazione. Entro la prossima primavera, Psyche sarà completamente assemblato e pronto per essere spedito al Kennedy Space Center della NASA.

Il JPL fornisce anche uno strumento dimostrativo tecnologico chiamato Deep Space Optical Communications che volerà anche su Psyche e che testerà comunicazioni laser ad alta velocità che potrebbero essere utilizzate nelle future missioni della NASA.