Nel 2021 e nel 2023, la NASA lancerà due sonde spaziali chiamate Lucy e Psyche. Lucy visiterà gli asteroidi di Troia, mentre Psiche volerà verso un asteroide solitario di metallo puro.
La NASA sta attualmente sviluppando due sonde spaziali - Lucy e Psyche - la cui missione è istruirci su come è nato il sistema solare, visitando un totale di otto asteroidi in orbita attorno a Giove dal 2025 al 2033.
I nomi delle sonde non sono stati scelti a caso: "Lucy" è il nome dato ai resti del nostro lontanissimo antenato di 3,2 milioni di anni, ed è molto adatto, spiega il capo del progetto "Lucy" Harold Levison:
"Questi piccoli asteroidi sono in realtà resti della formazione planetaria, motivo per cui abbiamo chiamato la nostra sonda Lucy in onore di uno dei nostri antenati umani".
La sonda spaziale "Psiche" ha preso il nome in modo diverso - in onore di quell'asteroide solitario, costituito quasi esclusivamente da metallo, verso il quale volerà.
Regno di Giove
Giove è il pianeta più grande del sistema solare con un'enorme gravità corrispondente alle sue dimensioni. E con l'aiuto di questo potere, Giove controlla gli asteroidi per molti chilometri intorno ad esso.
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Nella stessa orbita di Giove, a soli 60 gradi davanti e 60 gradi dopo il pianeta, ci sono molti asteroidi catturati da Giove, che si sono accumulati nei cosiddetti punti di Lagrange L4 e L5 (leggi sui punti di Lagrange alla fine dell'articolo).
Sono stati chiamati "Trojan Asteroids" in onore della guerra di Troia. Gli asteroidi nel punto L4 di Lagrange prendono il nome dagli eroi greci e quelli nel punto L5 prendono il nome dagli eroi di Troia. In totale, entrambi i gruppi contengono fino a un milione di asteroidi, la cui grandezza supera un chilometro quadrato.
Lucy sarà la prima sonda spaziale al mondo a visitare gli asteroidi troiani e questa visita, sperano gli scienziati, farà luce sulla formazione del sistema solare. Perché, sebbene gli asteroidi appartengano al regno di Giove, sono sorprendentemente diversi da ciò che li circonda e l'uno dall'altro. Ciò significa che molto probabilmente si sono formati in vari punti del sistema solare.
Quando il sistema solare era molto giovane, i pianeti non avevano ancora le loro orbite moderne, si muovevano semplicemente "a caso". Quando passarono pianeti grandi e pesanti come Giove, Saturno, Urano e Nettuno, causarono il caos totale tra i milioni di asteroidi grandi e piccoli che erano anche nel sistema solare.
Molti di questi asteroidi sono stati generalmente lanciati fuori dal sistema solare, e alcuni di loro sono stati catturati dal potente Giove, e sono loro che ora sono chiamati asteroidi troiani.
La storia del sistema solare
Harold Levison del Project Lucy l'ha espressa in questo modo: “Una delle caratteristiche sorprendenti degli asteroidi troiani è che sono molto diversi. Quando li guardiamo attraverso un telescopio da qui, dalla Terra, vediamo che hanno colori e spettri molto diversi. E così, crediamo che ci diranno qualcosa su come il sistema solare è nato e si è sviluppato. Riteniamo che la diversità sia dovuta al fatto che gli asteroidi si sono formati in diversi luoghi del sistema solare con differenti caratteristiche fisiche. Ma durante l'evoluzione del sistema, hanno viaggiato dappertutto fino a quando non hanno completato il loro viaggio in orbita attorno a Giove.
Lungo viaggio "Lucy"
Che ci crediate o no, la sonda spaziale Lucy visiterà anche gli eroi greci in L4, e poi gli eroi troiani in L5. Questo è un grande risultato, perché L4 e L5 si trovano a una distanza di un miliardo di chilometri l'uno dall'altro, ogni gruppo sul proprio lato di Giove, per così dire.
La sonda spaziale sarà lanciata nel 2021 e in rotta verso L4 nell'aprile 2025, sorvolerà un piccolo asteroide, di appena quattro chilometri, con il nome appropriato 52246 Donaldjuhansson, che è stato soprannominato dall'archeologo che ha trovato i resti dell'ominide Lucy in Etiopia nel 1974. Sembra che la traiettoria del volo abbia improvvisamente coinciso molto bene con il nome della sonda - ma qui ho una domanda, la stessa squadra che è impegnata nel Progetto Lucy ha dato il nome al piccolo asteroide?
Qualche problema è che "Lucy" volerà sugli asteroidi a una velocità di oltre 20.000 km all'ora. Pertanto, ci sarà solo pochissimo tempo per ispezionare ogni singolo asteroide.
Il motivo è che non c'è modo di dare a Lucy tutto il carburante di cui la sonda avrebbe bisogno per rallentare e sorvolare. La sonda spaziale pesa 1.435 kg e la maggior parte di quel peso è costituita da strumenti, trasmettitori radio e pannelli solari.
Nel 2027, Lucy raggiungerà L4, dove orbiterà attorno a quattro asteroidi molto diversi il prossimo anno. La sonda spaziale lascerà quindi L4 e continuerà su una potente curva attraverso il sistema solare dal punto L4 al punto L5. Non è affatto strano che questo viaggio durerà circa cinque anni e nel marzo 2033 la sonda si troverà vicino a due asteroidi di 100 chilometri quadrati in orbita l'uno intorno all'altro.
Tali asteroidi binari si trovano raramente nel sistema solare interno, di regola si trovano nella fascia di Kuiper, oltre l'orbita di Nettuno - quindi qui Lucy potrebbe avere l'opportunità di guardare asteroidi che altrimenti saremmo molto lontani ottenere.
Psiche - un asteroide di metallo
Il viaggio verso l'asteroide Psiche ha uno scopo diverso. Questo corpo cosmico, di ben 250 chilometri quadrati, si trova nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove, ruota in un'orbita leggermente allungata a una distanza di 2,5-3,3 unità astronomiche (UA) dal Sole, su cui orbita l'asteroide in cinque anni …
Sembra incredibile, ma Psiche è l'unico asteroide conosciuto che si suppone sia fatto di metallo puro. C'è una versione in cui Psiche ha iniziato la sua esistenza come il nucleo di un piccolo pianeta, che aveva un diametro di almeno 500 km e forse quasi grande quanto Marte.
Quando il sistema solare era ancora piuttosto un "bambino", c'erano molte collisioni tra pianeti e asteroidi, e c'è una teoria secondo cui il pianeta, di cui Psiche faceva parte, dopo una o più collisioni importanti perse il suo guscio roccioso, così che rimase solo il nucleo.
L'unico problema con questa teoria altrimenti notevole è che i resti del guscio avrebbero dovuto essere conservati quasi nella stessa orbita della stessa Psiche, assomigliando ai normali asteroidi di roccia. Ma non è stato trovato nulla del genere.
Acqua superficiale e anima in metallo fuso
In ogni caso, Psiche per noi è un'opportunità unica per vedere come appare il nucleo metallico del pianeta. Sappiamo che la Terra ha un nucleo di metallo liquido che crea un campo magnetico, ma non c'è modo di scendere ad esso. Ma possiamo inviare una sonda spaziale in un viaggio di 300 milioni di chilometri.
La sonda spaziale Psyche sarà lanciata nel 2023 e raggiungerà il suo obiettivo in cinque anni. La sonda sarà guidata da un impulso ionico, che le darà la possibilità di entrare in orbita attorno all'asteroide Psiche e studiarlo dal 2028 al 2030.
Sarà un'esperienza eccezionale, poiché non abbiamo mai visto prima un pianeta di puro metallo. Che aspetto ha un cratere da impatto? Le gocce di metallo fuso, sparse all'impatto, avranno il tempo di solidificarsi di nuovo prima di ricadere?
È stato sorprendente trovare tracce di acqua in superficie, ma ciò potrebbe essere dovuto a collisioni con piccoli asteroidi contenenti ghiaccio.
Ma la domanda più importante, ovviamente, è legata al magnetismo. Oggi si presume che il campo magnetico sia creato dalla rotazione di nuclei metallici all'interno di pianeti abbastanza grandi da avere almeno una parte del nucleo metallico fuso.
Psiche con un alto grado di probabilità è rimasta da un pianeta piuttosto piccolo, che era improbabile che avesse dimensioni sufficienti per un nucleo liquido. Pertanto, è molto interessante scoprire se ha ancora tracce di un campo magnetico dai giorni in cui era ancora il centro del pianeta, o, come ha detto l'esperta in questo campo Lindy Elkins-Tanton: "Psiche si rivelerà essere un piccolo magnete da frigorifero nel mezzo dello spazio?"
Punti di Lagrange
Come tutti i pianeti del sistema solare, Giove ha cinque cosiddetti punti di Lagrange. Questi sono i luoghi in cui il piccolo corpo seguirà il pianeta in modo tale che dal pianeta sembrerà immobile.
Gli asteroidi che Lucy visiterà si trovano nei punti L4 e L5, 60 gradi prima e 60 gradi dopo Giove, ma nella stessa orbita del pianeta stesso.
Muovendosi alla stessa velocità del pianeta
Un malinteso comune è che le forze che influenzano un corpo piccolo si equilibrino a vicenda nei punti di Lagrange.
Questo non è vero. In ciascuno dei cinque punti, un piccolo corpo è soggetto alla gravità sia del pianeta (qui - Giove) che del sole.
Questi cinque punti differiscono in quanto la somma di queste forze in essi è proprio tale che un piccolo corpo inizia a girare intorno al sole alla stessa velocità del pianeta e quindi lo segue.
Ciò, tuttavia, funziona solo quando il corpo è così piccolo che la sua stessa forza gravitazionale può essere trascurata - e questa condizione è perfettamente soddisfatta dagli asteroidi.
Punti stabili L4 e L5
L1, L2 e L3 sono punti instabili, un corpo piccolo può saltare via rapidamente. Tuttavia, è del tutto possibile tornare di nuovo da loro se usi un po 'di carburante.
L4 e L5 sono stabili, il che significa che se un corpo piccolo non colpisce abbastanza accuratamente uno dei due punti, può orbitare attorno al punto.
Ecco perché L4 e L5 nel sistema Sole-Giove sono così grandi da poter ospitare oltre un milione di asteroidi. Gli asteroidi non si trovano nei punti stessi, ma in orbite intorno a loro.
