De nouvelles cartes incroyables de l’astéroïde Psyché révèlent un ancien monde de métal et de rock

Des astronomes du MIT et d’ailleurs ont cartographié la composition de l’astéroïde Psyché, révélant une surface de métal, de sable et de roche. Crédit : Capture d’écran avec l’aimable autorisation de la NASA

La surface variée de l’astéroïde Psyche suggère une histoire dynamique, qui pourrait inclure des éruptions métalliques, des impacts de secousses d’astéroïdes et un manteau rocheux perdu.

Plus tard cette année,

Nasa

Créée en 1958, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) est une agence indépendante du gouvernement fédéral des États-Unis qui a succédé au National Advisory Committee for Aeronautics (NACA). Il est responsable du programme spatial civil, ainsi que de la recherche aéronautique et aérospatiale. Sa vision est "Découvrir et élargir les connaissances au profit de l’humanité." Ses valeurs fondamentales sont "sécurité, intégrité, travail d’équipe, excellence et inclusion."

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA is set to launch a probe the size of a tennis court to the asteroid belt, a region between the orbits of

Ahead of the mission, which is led by principal investigator Lindy Elkins-Tanton ’87, SM ’87, PhD ’02, planetary scientists at

This illustration, updated in April 2022, depicts NASA’s Psyche spacecraft. Set to launch in August 2022, the Psyche mission will explore a metal-rich asteroid of the same name that lies in the main asteroid belt between Mars and Jupiter. The spacecraft will arrive in early 2026 and orbit the asteroid – also shown in this illustration – for nearly two years to investigate its composition. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU

Overall, Psyche’s surface was found to be surprisingly varied in its properties.

The new maps hint at the asteroid’s history. Its rocky regions could be vestiges of an ancient mantle — similar in composition to the rocky outermost layer of Earth, Mars, and the asteroid Vesta — or the imprint of past impacts by space rocks. Finally, craters that contain metallic material support the idea proposed by previous studies that the asteroid may have experienced early eruptions of metallic lava as its ancient core cooled.

“Psyche’s surface is very heterogeneous,” says lead author Saverio Cambioni, the Crosby Distinguished Postdoctoral Fellow in MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). “It’s an evolved surface, and these maps confirm that metal-rich asteroids are interesting, enigmatic worlds. It’s another reason to look forward to the Psyche mission going to the asteroid.”

Cambioni’s co-authors are Katherine de Kleer, assistant professor of planetary science and astronomy at Caltech, and Michael Shepard, professor of environmental, geographical, and geological sciences at Bloomsburg University.

Telescope Power

The surface of Psyche has been a focus of numerous previous mapping efforts. Researchers have observed the asteroid using various telescopes to measure light emitted from the asteroid at infrared wavelengths, which carry information about Psyche’s surface composition. However, these studies could not spatially resolve variations in composition over the surface.

Cambioni and his colleagues instead were able to see Psyche in finer detail, at a resolution of about 20 miles per pixel, using the combined power of the 66 radio antennas of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (

A gauche, cette carte montre les propriétés de surface sur Psyché, des zones sablonneuses (violet/bas) aux zones rocheuses (jaune/haut). La carte de droite montre les abondances de métaux sur Psyché, de faible (violet) à élevé (jaune).

Pour attraper un match

Dans la nouvelle étude, Cambioni a effectué des simulations de Psyche pour voir quelles propriétés de surface pourraient mieux correspondre et expliquer les émissions thermiques mesurées. Dans chacun des centaines de scénarios simulés, il a défini la surface de l’astéroïde avec différentes combinaisons de matériaux, telles que des zones de différentes abondances de métaux. Il a modélisé la rotation de l’astéroïde et mesuré comment les matériaux simulés sur l’astéroïde dégageraient des émissions thermiques. Cambioni a ensuite recherché les émissions simulées qui correspondaient le mieux aux émissions réelles mesurées par ALMA. Ce scénario, a-t-il estimé, révélerait la carte la plus probable des matériaux de surface de l’astéroïde.

“Nous avons exécuté ces simulations zone par zone afin de pouvoir détecter les différences de propriétés de surface”, explique Cambioni.

L’étude a produit des cartes détaillées des propriétés de surface de Psyché, montrant que la façade de l’astéroïde est probablement recouverte d’une grande diversité de matériaux. Les chercheurs ont confirmé que, dans l’ensemble, la surface de Psyché est riche en métaux, mais que l’abondance de métaux et de silicates varie sur sa surface. Cela peut être un indice supplémentaire que, au début de sa formation, l’astéroïde peut avoir eu un manteau riche en silicate qui a depuis disparu.

Ils ont également découvert que, lorsque l’astéroïde tourne, le matériau au fond d’une grande dépression – probablement un cratère – change de température beaucoup plus rapidement que le matériau le long du bord. Cela suggère que le fond du cratère est recouvert d'”étangs” de matériaux à grains fins, comme le sable sur Terre, qui se réchauffe rapidement, tandis que les bords du cratère sont composés de matériaux plus rocheux et plus lents à se réchauffer.

“Des étangs de matériaux à grains fins ont été observés sur de petits astéroïdes, dont la gravité est suffisamment faible pour que les impacts secouent la surface et provoquent l’accumulation de matériaux plus fins”, explique Cambioni. “Mais Psyché est un grand corps, donc si des matériaux à grains fins s’accumulent au fond de la dépression, c’est intéressant et quelque peu mystérieux.”

“Ces données montrent que la surface de Psyche est hétérogène, avec de possibles variations remarquables de composition”, explique Simone Marchi, scientifique au Southwest Research Institute et co-investigatrice de la mission Psyche de la NASA, qui n’a pas participé à l’étude actuelle. « L’un des principaux objectifs de la mission Psyche est d’étudier la composition de la surface de l’astéroïde à l’aide de son spectromètre à rayons gamma et à neutrons et d’un imageur couleur. Ainsi, la présence possible d’hétérogénéités de composition est quelque chose que l’équipe Psyche Science est impatiente d’étudier davantage.

Référence : « The Heterogeneous Surface of Asteroid (16) Psyche » par Saverio Cambioni, Katherine de Kleer et Michael Shepard, 19 mai 2022, Journal of Geophysical Research: Planètes.
DOI : 10.1029/2021JE007091

Cette recherche a été soutenue par la bourse postdoctorale distinguée EAPS Crosby et en partie par la Fondation Heising-Simons.