Nave psíquica da NASA para explorar um asteróide único para evidências do sistema solar inicial

Está programado para ser lançado no próximo ano, NASAA missão Psyche da agência marca a primeira vez que a agência se propõe a explorar um asteróide mais rico em minerais do que rocha ou gelo.

Já se passaram mais de 150 anos desde que o romancista Júlio Verne escreveu Viagem ao Centro da Terra, mas a realidade ainda não alcançou essa aventura de ficção científica. Enquanto os humanos não conseguem fazer um caminho em direção ao núcleo metálico do nosso planeta, a NASA tem como objetivo visitar um asteróide gigante que pode ser o resto congelado do núcleo derretido de um mundo passado.

Este asteróide, chamado Psique, orbita o sol no cinturão de asteróides principal entre eles Marte E Júpiter. Usando dados coletados de radares terrestres e telescópios ópticos, os cientistas acreditam que a Psique é feita em grande parte de metal. Parte ou todo o interior rico em ferro poderia ter sido um bloco de construção planetário inicial que foi despojado de sua litosfera externa ao colidir repetidamente com outros corpos grandes durante a formação inicial do Sistema Solar.

O asteróide, que tem cerca de 280 quilômetros de largura em seu ponto mais largo, pode ser outra coisa. Pode ser um pedaço restante de um tipo totalmente diferente de corpo rico em ferro, formado a partir de uma substância rica em minerais em algum lugar do sistema solar.

A ideia deste artista retrata o asteroide Psique, o alvo da missão Psiquê da NASA. Crédito de imagem: NASA / JPL-Caltech / ASU

A missão Psyche da NASA espera descobrir. Com lançamento previsto para agosto de 2022, a espaçonave orbitará o asteróide depois dele, tirando fotos, mapeando a superfície e procurando por evidências de um antigo campo magnético por dois anos. Saiki também estudará nêutrons e raios gama da superfície do asteróide para ajudar a determinar sua composição elementar.

A primeira missão a explorar um asteróide com uma superfície que contém grandes quantidades de metal em vez de rocha ou gelo, Psiquê busca entender melhor os núcleos de ferro, um bloco de construção inexplorado da formação de planetas. Também é possível que a missão forneça a primeira oportunidade de examinar diretamente o interior de um planeta rochoso, dando uma olhada no interior de um corpo planetário previamente em camadas que nunca foi visível. O que os cientistas estão aprendendo pode lançar mais luz sobre como a Terra e outros planetas rochosos se formaram.

No Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, os engenheiros integraram um espectrômetro de raios gama e nêutrons na espaçonave Psyche da agência. A ferramenta ajudará a determinar os elementos que compõem seu alvo, um asteróide também chamado de Psique. Crédito: NASA / JPL-Caltech

“Há muitas perguntas fundamentais sem resposta sobre a Psiquê”, disse a principal investigadora da missão, Lindy Elkins Tanton, da Universidade Estadual do Arizona. “E com todos os detalhes sendo adicionados a partir dos dados que podemos coletar do solo, torna-se cada vez mais difícil criar uma história plausível. Realmente não sabemos o que veremos até visitarmos, e estaríamos surpreso.”

Por exemplo, observações anteriores baseadas em solo levaram os cientistas a acreditar que o asteróide era 90% metálico. Pesquisa recente Liderado por Elkins Tanton, ele usou medições de densidade atualizadas para estimar que a probabilidade do asteróide estar entre 30% e 60% é metal.

No Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, um engenheiro examina os raios gama e um espectrômetro de nêutrons conforme ele se funde com a espaçonave Psyche da agência. A ferramenta ajudará a identificar os elementos que compõem seu objetivo. Crédito: NASA / JPL-Caltech

E os cientistas estão intrigados por que Psique parece ter baixo teor de óxidos de ferro, que são compostos químicos feitos de ferro e oxigênio. Marte, Mercúrio, VênusE toda a terra está lá. “Então, se estamos certos de que Psiquê é uma mistura de metal e rocha, e essa rocha tem muito pouco óxido de ferro, deve haver uma história estranha sobre como ela foi criada – porque não se encaixa nas histórias de Elkins Tanton “, disse Elkins Tanton.

O segredo da alma

Os cientistas também não sabem onde está Psiquê. Pode ter se originado no cinturão de asteróides principal, mas também é provável que tenha nascido na mesma região que os planetas internos da Terra – ou no sistema solar externo, onde planetas gigantes como Júpiter estão agora. Nenhuma das minhas histórias de origem segue um caminho simples para onde Psique vive agora, 280 milhões de milhas (450 milhões de km) do sol.

Os asteróides em geral podem fornecer informações sobre a formação dos planetas e como o sistema solar inicial funcionava 4,6 bilhões de anos atrás. Mas Psiquê é particularmente interessante para os cientistas por causa de seu conteúdo incomum e metálico, alta densidade e baixa concentração de óxidos de ferro.

“O fato de ser tão incomum conta uma nova história que não vimos antes sobre como os asteróides evoluem”, disse Bill Bottke, um cientista da missão Psyche no Southwest Research Institute em Boulder, Colorado. “Essa é parte da história que não temos agora. Ao juntar esta peça com todas as outras que temos, continuamos a melhorar nossa história sobre como o sistema solar inicial se formou e evoluiu.”

Ferramentas comerciais

Para ajudar a descobrir a origem do asteróide, a missão investigação científica Será baseado em um magnetômetro, espectrômetro de raios gama e nêutrons e um gerador de imagens multiespectral. Os cientistas sabem que um asteróide não gera um campo magnético como a Terra, mas se Psique tinha um campo magnético no passado, ele ainda pode ser registrado no material do asteróide hoje. Usando sensores montados em um braço de 2 metros (6 pés), o magnetômetro pode determinar se Seichi ainda está magnetizado. Nesse caso, isso confirmaria que o asteróide é parte do núcleo de um pequeno planeta primitivo, o bloco de construção de um planeta primitivo.

Engenheiros do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia integraram o instrumento magnetômetro na espaçonave Psyche da agência em 28 de junho de 2021. O instrumento ajudará a determinar se o asteróide Psyche faz parte do planeta. Crédito: NASA / JPL-Caltech

O espectrômetro de nêutrons e o espectrômetro de raios gama do orbitador ajudarão os cientistas a determinar os elementos químicos do asteróide. À medida que os raios cósmicos e as partículas de alta energia afetam a superfície da Psiquê, os elementos que constituem o material da superfície absorvem energia. Nêutrons e raios gama emitidos em resposta podem ser detectados por um espectrômetro, permitindo aos cientistas comparar suas propriedades com as emitidas por elementos conhecidos para determinar do que é feita a Psiquê.

Enquanto isso, um par de câmeras coloridas constitui o dispositivo de imagem multiespectral. O dispositivo de imagem é sensível à luz além do que os humanos podem ver, usando filtros em comprimentos de onda ultravioleta e infravermelho próximo. A luz refletida nesses filtros pode ajudar a identificar os minerais de qualquer material rochoso que possa estar presente na superfície da Psiquê.

Esta imagem mostra um fotógrafo multiespectral de Psyche, no processo de montagem e teste em 13 de setembro de 2021, na Malin Space Science Systems em San Diego, Califórnia. Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS

O sistema de comunicação da espaçonave também ajudará na ciência. O sistema de rádio de banda X é usado principalmente para enviar comandos à espaçonave e receber dados científicos e de engenharia dela. Mas os cientistas também podem analisar mudanças sutis nessas ondas de rádio para medir a rotação, oscilação, massa e campo gravitacional de um objeto, fornecendo pistas adicionais sobre a formação e a estrutura do interior de Psiquê.

olhos em si mesmo

Mas antes que qualquer análise científica comece, haverá fotos. No final de 2025, três anos após o lançamento, Psyche estará à vista do asteróide, e a equipe de imagem estará em alerta máximo.

“Mesmo antes de entrarmos em órbita, começaremos a obter imagens muito melhores do que a dos telescópios da Terra. Começaremos a solucionar recursos, vendo grandes crateras, bacias de crateras – talvez cadeias de montanhas. Quem sabe o que veremos? “disse Jim Bell, da State University. Arizona, vice-investigador principal em psicologia e líder da equipe de imagem. “Tudo o que sabemos é que a verdade da alma será mais estranha e mais bela do que podemos imaginar.”

Esta ilustração mostra a nave espacial Psyche da NASA, com lançamento previsto para agosto de 2022. Crédito de imagem: NASA / JPL-Caltech / ASU

Mais sobre a missão

A Arizona State University está liderando a missão Psyche. O Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia é responsável pelo gerenciamento geral da missão, engenharia do sistema, integração e teste, e operações da missão. A fase da missão conhecida como as operações de montagem, teste e lançamento estão atualmente em andamento em Laboratório de propulsão a jato. Na próxima primavera, o Psyche estará totalmente montado e pronto para ser enviado ao Centro Espacial Kennedy da NASA.

O JPL também fornece um instrumento de demonstração de tecnologia chamado Deep Space Optical Communications, que também voará em Psyche e testará comunicações a laser de alta taxa de dados que poderiam ser usadas em futuras missões da NASA.