Main Belt-asteroiden Psyche er muligvis en rest af en planet, der aldrig blev dannet helt

Ny 2-D og 3-D computermodellering af nedslag på asteroiden Psyche, den største hovedbælte-asteroide, angiver, at den sandsynligvis er metallisk og porøs i sammensætning, noget som en flyvende kosmisk murbrokker. At vide, at dette vil være afgørende for NASAs kommende asteroidemission, Psyche:Journey to a Metal World, der lanceres i 2022.

"Denne mission vil være den første til at besøge en metallisk asteroide, og jo flere vi, det videnskabelige samfund, kender til Psyche før lanceringen, jo mere sandsynligt vil missionen have de mest passende værktøjer til at undersøge Psyche og indsamle data, " sagde Wendy K. Caldwell, Los Alamos National Laboratory Chick Keller Postdoctoral Fellow og hovedforfatter på et papir offentliggjort for nylig i tidsskriftet Icarus. "Psyche er et interessant legeme at studere, fordi det sandsynligvis er en rest af en planetarisk kerne, der blev forstyrret under tilvækststadiet, og vi kan lære meget om planetarisk dannelse fra Psyche, hvis den faktisk primært er metallisk."

Modellering af stødstrukturer på Psyche bidrager til vores forståelse af metalliske kroppe og hvordan krateringsprocesser på store metalgenstande adskiller sig fra dem på stenede og iskolde kroppe, bemærkede hun.

Holdet leverer de første 3-D-modeller af dannelsen af ​​Psyches største nedslagskrater, og det er det første arbejde, der bruger nedslagskratermodeller til at informere om asteroidesammensætning. 2-D og 3-D modellerne angiver en skrå anslagsvinkel, hvor et indkommende objekt ville have ramt asteroidens overflade, deformere Psyche på en meget specifik og forudsigelig måde, givet de sandsynlige materialer involveret.

Metaller deformeres anderledes end andre almindelige asteroide materialer, såsom silikater, og nedslag i mål af lignende sammensætning som Psyche bør resultere i kratere svarende til dem, der observeres på Psyche.

En animationsvideo, der bruger holdets simuleringsoutput, viser et teoretisk påvirkningsscenarie, der kunne have ført til Psyches største krater. Simuleringen viser, hvordan noget materiale slynges ud i rummet efter stød og afslører kratermodifikationsstadiet, hvor nedslagsområdet viser det resulterende beskadigede materiale.

"Vores evne til at modellere påvirkningen gennem modifikationsfasen er afgørende for at forstå, hvordan kratere dannes på metalliske legemer, " sagde Caldwell. "I tidlige stadier af kraterdannelse, målmaterialet opfører sig som en væske. I modifikationsfasen, imidlertid, styrken af ​​målmaterialet spiller en nøglerolle i, hvordan materiale, der ikke skubbes ud, 'sætter sig' ned i krateret."

Forskernes resultater bekræfter skøn over Psyches kompositioner baseret på observationelle måleteknikker. Af særlig interesse er det materiale, der gav det bedste match, Monel. Monel er en legering baseret på malm fra Sudbury Crater, en påvirkningsstruktur i Canada. Malmen menes at komme fra stødlegemet, der dannede krateret, hvilket betyder, at malmen sandsynligvis har udenjordisk oprindelse. Modelleringssucceserne ved hjælp af Monel viser, at Psyches materialesammensætning opfører sig på samme måde under chokforhold som udenjordiske metaller.

Modelleringsværktøjet brugt i arbejdet, køre på en Los Alamos supercomputer, var FLAG hydrocode, tidligere vist sig at være effektiv til modellering af nedslagskratere og et ideelt valg til at modellere kraterdannelse på Psyche. Baseret på den sandsynlige anslagshastighed, lokal tyngdekraft, og bulkdensitetsestimater, dannelsen af ​​Psyches største krater var sandsynligvis domineret af styrke snarere end tyngdekraft, sagde Caldwell.

"Det er utroligt, hvad vi kan udrette med laboratoriets ressourcer, " Caldwell bemærkede. "Vores supercomputere er nogle af de mest kraftfulde i verden, og for store problemer som asteroide-nedslag, vi er virkelig afhængige af vores numeriske modelleringsværktøjer til at supplere observationsdata."