在首次發現小行星 16 Psyche 兩個多世紀後，科學家仍在試圖確定它是如何形成的。
普賽克位於火星和木星之間的主要小行星帶。普賽克是第十大質量的小行星，也是已知最大的主要由金屬製成的天體。 NASA 的 Psyche 太空船直徑約 140 英里，計劃於 2029 年抵達，目標是揭示其起源。研究人員懷疑它們可能是早期行星的遺跡。由於重大碰撞而彼此分離，或者它可能是失去岩石外殼的單層物體的碎片。
其他想法表明，普賽克可能從一開始就形成了富含金屬的材料。或與其他小行星相撞後變成岩石和金屬的混合物。每種可能性都指向一個關於早期太陽系行星起源的不同故事。
重新創建隕石坑以揭示普賽克的內部。
為了探索這些可能性，亞利桑那大學月球與行星實驗室的科學家們創建了一個模型來了解普賽克北極附近的一個大隕石坑是如何形成的。發表在《JGR Planets》上的研究結果提供了預測，將這些模擬與實際觀察相結合，幫助研究人員解釋 NASA 的 Psyche 任務到達時收集的數據。科學家希望最終知道 Psyche 是由什麼組成的。
LPL 博士研究生、論文的第一作者 Namya Baijal 表示：「小行星深處有一個大型撞擊坑或隕石坑。透過模擬最大隕石坑之一的形成，它提供了有關小行星內部情況的線索。我們可以透過測試預測太空船到達時 Psyche 的整體成分。
儘管富含金屬的小行星僅佔主帶的不到 10%，但普賽克 (Psyche) 是其中最大的。然而，研究人員需要直接的太空船測量來了解金屬在整個內部的分佈。
為什麼孔隙度在小行星撞擊中很重要？
「我們的主要發現之一是孔隙度。它是小行星內部自由空間的大小，它在這些隕石坑的形成中發揮著重要作用，」拜賈爾說。 “孔隙率經常被忽視，因為它很難包含在模型中。但我們的模擬表明，它可以對撞擊過程及其留下的隕石坑的形狀產生巨大影響。”
內部空間較大的小行星往往會更有效地吸收撞擊能量。這會導致更深、更陡的隕石坑。且表面散落的碎片也更少。當將模擬的隕石坑特徵與太空船觀察到的特徵進行比較時，科學家能夠測試普賽克的內部是分層的。它有不同的金屬和石頭區域。或者更確切地說，是一個更混亂的組合？
早期太陽系行星形成的線索
研究小組比較了檢查廢棄比薩店 Psyche 和其他主要小行星帶殘骸的方法。它被認為是行星形成的剩餘成分。 「廚師很久以前就離開了家。但你可以看看剩下的東西——烤箱、麵團碎片、配料——並推斷出披薩是如何製作的，」LPL 教授、該研究的合著者埃里克·阿斯普豪格 (Erik Asphaug) 說。 “我們無法到達地球、火星或金星的核心，但也許我們可以到達早期小行星的核心。”
如果普賽克成為與其外層分離的前行星的核心，它將為行星演化的極端階段提供罕見的見解，否則無法直接觀察。
「我們測試了 Psyche 的兩個主要內部結構，」拜賈爾說。第一個是具有金屬核心和薄岩石地函的多層結構。如果劇烈碰撞撕裂外層，就會形成這種情況。另一種是金屬和矽酸鹽的類似混合物。這是一場更劇烈的碰撞，將一切混合在一起。像隕石一樣，它們含有許多在地球上發現的金屬。 」
建模對心靈有巨大的影響。
研究人員使用基於望遠鏡資料的詳細形狀模型創建了 Psyche 的三維模型。並形成了一個約 30 英里寬、約 3 英里深的大隕石坑。在模擬中，一顆小行星在小行星帶中以正常速度被撞擊。大約每秒三英里他們測試了不同尺寸的撞擊器並比較了兩種內部結構模型。 （金屬核心和金屬複合岩石），看看哪一個與觀察到的隕石坑最匹配。
「我們發現，半徑約 3 英里的撞擊器會形成一個大小合適的隕石坑，」拜賈爾說。 “隕石坑的形成與普賽克構造中的兩種情況都是一致的。”
與行星不同，許多小行星不是固體。但過去的碰撞常會造成材料破碎和空曠的空間。研究人員表明，孔隙度對隕石坑的形成和撞擊後碎片的分佈有重要影響。透過在模擬中包含孔隙率。
「透過嚴格保持 Psyche 的形狀、孔隙度和成分，這項工作代表了我們模擬具有現實特徵的不同類型小行星撞擊能力的真正先驅，」博士後研究員、該研究的合著者 Adeene Denton 說。
NASA 的心靈任務與下一步計劃
Psyche 太空船可以測量小行星的表面、重力、磁場和組成。除了彈坑形狀之外，模擬還預測了其他特徵。例如，科學家可以尋找由內部衝擊引起的密度變化。以及富含金屬的碎片在表面的擴散。
阿斯法克說：“當太空船在未來幾年抵達普賽克時，團隊中的地球化學家、地質學家和建模師將觀察同一個物體，並嘗試解釋我們所看到的東西。” “這項工作給了我們一個開始。”
該任務由亞利桑那州立大學領導，加州大學柏克萊分校的林迪·埃爾金斯-坦頓擔任首席研究員。美國太空總署噴射推進實驗室是加州理工學院的一個部門，位於帕薩迪納。該太空船平台由位於帕洛阿爾託的 Maxar Technologies（現為 Intuitive Machines）建造，負責管理任務營運、系統工程和測試。加州
Psyche 是 NASA 發現計畫中選定的第 14 個任務，由該機構位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心和 NASA 位於甘迺迪的發射服務計畫負責管理此次發射。
