Nouvelle modélisation informatique 2D et 3D des impacts sur l'astéroïde Psyché, le plus gros astéroïde de la ceinture principale, indiquer qu'il est probablement métallique et poreux en composition, quelque chose comme un tas de décombres cosmiques volants. Sachant que cela sera essentiel pour la prochaine mission astéroïde de la NASA, Psyché :Voyage dans un monde de métal, qui sera lancé en 2022.

"Cette mission sera la première à visiter un astéroïde métallique, et plus nous, la communauté scientifique, connaître Psyche avant le lancement, plus la mission disposera des outils les plus appropriés pour examiner Psyché et collecter des données, " a déclaré Wendy K. Caldwell, Chercheur postdoctoral Chick Keller du Laboratoire national de Los Alamos et auteur principal d'un article publié récemment dans la revue Icarus. "La psyché est un corps intéressant à étudier car c'est probablement le vestige d'un noyau planétaire qui a été perturbé pendant la phase d'accrétion, et nous pouvons en apprendre beaucoup sur la formation planétaire de Psyché si elle est en effet principalement métallique."

La modélisation des structures d'impact sur Psyché contribue à notre compréhension des corps métalliques et à la façon dont les processus de cratère sur les grands objets métalliques diffèrent de ceux sur les corps rocheux et glacés, a-t-elle noté.

L'équipe fournit les premiers modèles 3D de la formation du plus grand cratère d'impact de Psyché, et c'est le premier travail à utiliser des modèles de cratères d'impact pour informer la composition des astéroïdes. Les modèles 2-D et 3-D indiquent un angle d'impact oblique où un objet entrant aurait heurté la surface de l'astéroïde, déformer Psyché d'une manière très spécifique et prévisible, étant donné les matériaux probables impliqués.

Les métaux se déforment différemment des autres matériaux d'astéroïdes courants, comme les silicates, et les impacts sur des cibles de composition similaire à Psyché devraient entraîner des cratères similaires à ceux observés sur Psyché.

Une vidéo d'animation utilisant la sortie de simulation de l'équipe montre un scénario d'impact théorique qui aurait pu conduire au plus grand cratère de Psyché. La simulation montre comment certains matériaux sont éjectés dans l'espace après l'impact et révèle l'étape de modification du cratère, où la zone d'impact montre le matériau endommagé résultant.

"Notre capacité à modéliser l'impact à travers l'étape de modification est essentielle pour comprendre comment les cratères se forment sur les corps métalliques, " a déclaré Caldwell. " Aux premiers stades de la formation du cratère, le matériau cible se comporte comme un fluide. Au stade de la modification, cependant, la résistance du matériau cible joue un rôle clé dans la façon dont le matériau qui n'est pas éjecté « s'installe » dans le cratère. »

Les résultats des chercheurs corroborent les estimations sur les compositions de Psyché basées sur des techniques de mesure observationnelles. Le matériel qui a fourni la meilleure correspondance est particulièrement intéressant, Monel. Le monel est un alliage à base de minerai du cratère de Sudbury, une structure d'impact au Canada. Le minerai proviendrait de l'impacteur qui a formé le cratère, ce qui signifie que le minerai lui-même est susceptible d'avoir des origines extraterrestres. Les succès de modélisation à l'aide de Monel démontrent que la composition matérielle de Psyché se comporte de la même manière dans des conditions de choc que les métaux extraterrestres.

L'outil de modélisation utilisé dans le travail, fonctionner sur un supercalculateur de Los Alamos, était l'hydrocode FLAG, précédemment montré pour être efficace dans la modélisation des cratères d'impact et un choix idéal pour modéliser la formation de cratères sur Psyché. Sur la base de la vitesse d'impact probable, gravité locale, et les estimations de densité apparente, la formation du plus grand cratère de Psyché était probablement dominée par la force plutôt que par la gravité, dit Caldwell.

"C'est incroyable ce que nous pouvons accomplir avec les ressources du laboratoire, " Caldwell a noté. "Nos supercalculateurs sont parmi les plus puissants au monde, et pour les gros problèmes comme les impacts d'astéroïdes, nous nous appuyons vraiment sur nos outils de modélisation numérique pour compléter les données d'observation."