Nieuwe 2D- en 3D-computermodellering van inslagen op de asteroïde Psyche, de grootste asteroïde in de hoofdgordel, aangeven dat het waarschijnlijk metaalachtig en poreus van samenstelling is, zoiets als een vliegende kosmische puinhoop. Dit wetende zal van cruciaal belang zijn voor de aanstaande asteroïdemissie van NASA, Psyche:reis naar een metalen wereld, die in 2022 van start gaat.

"Deze missie zal de eerste zijn die een metalen asteroïde bezoekt, en hoe meer wij, de wetenschappelijke gemeenschap, weten over Psyche voorafgaand aan de lancering, hoe groter de kans dat de missie over de meest geschikte instrumenten beschikt om Psyche te onderzoeken en gegevens te verzamelen, " zei Wendy K. Caldwell, Los Alamos National Laboratory Chick Keller Postdoctoral Fellow en hoofdauteur van een paper dat onlangs in het tijdschrift Icarus is gepubliceerd. "Psyche is een interessant lichaam om te bestuderen, omdat het waarschijnlijk het overblijfsel is van een planetaire kern die werd verstoord tijdens de accretiefase, en we kunnen veel leren over planetaire vorming van Psyche als het inderdaad voornamelijk van metaal is."

Het modelleren van impactstructuren op Psyche draagt ​​bij aan ons begrip van metalen lichamen en hoe kraterprocessen op grote metalen objecten verschillen van die op rotsachtige en ijzige lichamen, merkte ze op.

Het team levert de eerste 3D-modellen van de vorming van de grootste inslagkrater van Psyche, en het is het eerste werk dat inslagkratermodellen gebruikt om de samenstelling van asteroïden te informeren. De 2D- en 3D-modellen geven een schuine inslaghoek aan waarbij een inkomend object het oppervlak van de asteroïde zou hebben geraakt, Psyche op een zeer specifieke en voorspelbare manier vervormen, gezien de waarschijnlijke materialen die ermee gemoeid zijn.

Metalen vervormen anders dan andere gewone asteroïde materialen, zoals silicaten, en inslagen op doelen met een vergelijkbare samenstelling als Psyche zouden moeten resulteren in kraters die vergelijkbaar zijn met die waargenomen op Psyche.

Een animatievideo met behulp van de simulatie-output van het team toont een theoretisch impactscenario dat had kunnen leiden tot de grootste krater van Psyche. De simulatie laat zien hoe wat materiaal na een botsing in de ruimte wordt uitgestoten en onthult het stadium van de kratermodificatie, waar het impactgebied het resulterende beschadigde materiaal toont.

"Ons vermogen om de impact te modelleren tijdens de modificatiefase is essentieel om te begrijpen hoe kraters zich vormen op metalen lichamen, " zei Caldwell. "In vroege stadia van kratervorming, het doelmateriaal gedraagt ​​zich als een vloeistof. In de modificatiefase echter, de sterkte van het doelmateriaal speelt een sleutelrol bij de manier waarop materiaal dat niet wordt uitgestoten, zich in de krater 'bezinkt'."

De resultaten van de onderzoekers bevestigen schattingen van de composities van Psyche op basis van observationele meettechnieken. Van bijzonder belang is het materiaal dat de beste match gaf, Monel. Monel is een legering op basis van erts uit Sudbury Crater, een impactstructuur in Canada. Men denkt dat het erts afkomstig is van het botslichaam dat de krater heeft gevormd. wat betekent dat het erts zelf waarschijnlijk een buitenaardse oorsprong heeft. De modelleringssuccessen met behulp van Monel tonen aan dat de materiële samenstelling van Psyche zich onder schokomstandigheden op dezelfde manier gedraagt ​​als buitenaardse metalen.

De modelleringstool die in het werk wordt gebruikt, draaien op een Los Alamos-supercomputer, was de FLAG hydrocode, waarvan eerder is aangetoond dat het effectief is bij het modelleren van inslagkraters en een ideale keuze om kratervorming op Psyche te modelleren. Op basis van de waarschijnlijke botssnelheid, lokale zwaartekracht, en bulkdichtheidsschattingen, de vorming van de grootste krater van Psyche werd waarschijnlijk gedomineerd door kracht in plaats van zwaartekracht, zei Caldwell.

"Het is ongelooflijk wat we kunnen bereiken met de middelen van het laboratorium, " merkte Caldwell op. "Onze supercomputers behoren tot de krachtigste ter wereld, en voor grote problemen zoals asteroïde-inslagen, we vertrouwen echt op onze numerieke modelleringstools om observatiegegevens aan te vullen."