L’agenzia spaziale statunitense NASA si prepara a inviare un veicolo spaziale grande quanto un campo da tennis, compresi i pannelli solari, sull’asteroide 16 Cyg. Il corpo celeste a forma di patata, largo 220 km, fu scoperto nel 1852 dall’astronomo italiano Annibale di Casparis, che lo chiamò la Dea dell’Anima.
Per 21 mesi, il satellite orbiterà attorno all’asteroide per scoprire cosa c’è dentro la dea. Si ipotizza che contenga tesori di metallo per un valore di $ 10.000 trilioni, in particolare nichel, ferro e oro.
Gli ingegneri del Jet Propulsion Laboratory della NASA collegano un sensore a un magnetometro sulla navicella Psyche. Immagine: NASA
L’anima può risolvere il mistero
Quando la NASA ha deciso di esplorare l’asteroide 16 Psiche e lanciare un’altra missione, Lucy, Michael Granwick, professore di sistemi di tecnologia spaziale presso la Luleå University of Technology, è stato coinvolto come esperto.
– In cosa consistono questi cosiddetti asteroidi di tipo M è un mistero irrisolto. Lo studio psicologico può risolvere questo mistero, dice.
La teoria è che 16 Psiche e molti altri asteroidi, per lo più contenenti metallo (da cui il tipo M), potrebbero essere stati il risultato di collisioni con altri corpi celesti che hanno lasciato il nucleo metallico.
Nel febbraio 2022, i ricercatori delle università Brown e Purdue negli Stati Uniti hanno pubblicato uno studio che ha dimostrato che 16 Cyg non contiene tanto metallo quanto si pensava in precedenza. Secondo i ricercatori, l’asteroide potrebbe invece contenere rocce per lo più diverse e il metallo è finito in superficie a causa dei vulcani che le hanno sputate fuori.
Ma per sapere davvero, devi andare lì, e conoscere l’enigmatico asteroide è un compito tecnicamente complesso. Il lancio della navicella spaziale Psyche, che ha iniziato la sua missione spaziale quadriennale nell’agosto 2022, è stato posticipato a causa di problemi con la consegna di software e apparecchiature di prova.
La navicella spaziale Psyche è alimentata da un motore a razzo elettrico super efficiente. Nella macchina, il gas xeno, un gas neutro utilizzato nei fari delle automobili e nei televisori al plasma, viene convertito in ioni xeno. Quando gli ioni xeno accelerano fuori dal motore, il veicolo spaziale viene spinto in avanti. Immagine: NASA
L’acqua preziosa diventa combustibile
I tesori di metallo non sono la prima cosa che l’uomo penserebbe di estrarre dai meteoriti. Possono avere un impatto sulle infrastrutture nello spazio e facilitare le missioni future.
– La prima cosa da estrarre è l’acqua, che viene utilizzata come protezione dalle radiazioni e per alimentare sonde spaziali e satelliti, afferma Michael Granwick.
Sulla Terra, l’acqua è ancora la risorsa più economica. Nello spazio, comprese le spese di spedizione, un chilo d’acqua costa tra i 5 ei 10.000 euro.
16 Psiche è tutt’altro che l’unico asteroide che vale la pena studiare in modo più dettagliato.
– È il più grande, quindi il più famoso, ma ce ne sono altri, sufficienti per chiunque voglia esplorarli, dice Michael Granvik.
Lucy nel cielo con i diamanti
La spedizione Lucy prende il nome da uno scheletro fossile scoperto in Etiopia nel 1974 e ritenuto i resti di una specie umana vissuta 3,2 milioni di anni fa (quando gli archeologi hanno celebrato la loro scoperta, hanno ascoltato la canzone dei Beatles Lucy in the Sky with Diamonds .)
La versione spaziale di Lucy esplorerà due cinture con asteroidi intrappolati in orbita attorno al Sole in compagnia di Giove. Una cintura si precipita in avanti davanti al pianeta gigante gassoso, mentre l’altra segue il pianeta dietro. Gli scienziati vedono le cinture di asteroidi come capsule del tempo che possono insegnarci come si è formato il sistema solare quattro miliardi di anni fa. Lucy è stata lanciata nell’ottobre 2021 e dovrebbe arrivare nella fascia degli asteroidi nell’aprile 2025.
Asteroidi vicini alla Terra
Secondo il Jet Propulsion Laboratory della NASA, la nostra area circostante contiene più di 800 asteroidi conosciuti più grandi di un chilometro e 10.000 asteroidi più grandi di 140 metri. Poiché si trovano nelle immediate vicinanze, hanno un’orbita con una distanza minima dal Sole e un massimo di 195 milioni di chilometri.
– Il modello sviluppato da me e dai miei colleghi mostra che ci sono circa 960 asteroidi con diametri maggiori di un chilometro e circa 25.000 vicino ad asteroidi con diametri maggiori di 140 metri. Ma non li abbiamo ancora trovati tutti, dice Michael Granwick.
Ci sono abbastanza persone molto vicine alla Terra che studiarle sarebbe interessante per un altro motivo: per spingere un asteroide vicino, dobbiamo sapere cosa contiene.
– La densità è diversa e può influenzare le tecnologie che possono essere utilizzate per spingere dalla pista al suolo. A seconda della tecnologia, è importante sapere in cosa consiste lo strato superficiale e se è solido o altamente poroso, afferma Michael Granwick.
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Protopianeti con nuclei metallici
All’inizio c’erano i pianeti, corpi celesti di pochi chilometri di diametro. Con l’aiuto delle collisioni e della gravità, sono stati in grado di accumulare massa e trasformarsi in protopianeti, precursori dei pianeti.
A causa delle collisioni e delle alte concentrazioni di materiale radioattivo, parti dei protopianeti si sono sciolte e gli elementi più pesanti sono affondati verso il nucleo. Una serie di collisioni ha staccato gran parte della superficie e lasciato un nucleo di metallo. I metalli più comuni sono il ferro e il nichel.
La teoria è che Psiche e molti altri asteroidi contengano principalmente metallo e siano chiamati protopianeti. Studiandoli, gli scienziati sperano di acquisire maggiori conoscenze sul nucleo del nostro pianeta, la Terra.
Diversi corpi celesti
- Un meteorite è un oggetto che raggiunge la superficie terrestre senza bruciare dallo spazio. Se l’oggetto brucia, viene chiamato meteorite.
- Un asteroide è più grande di un meteorite e orbita attorno al Sole. La maggior parte si trova nella fascia di asteroidi tra Marte e Giove.
Metalli pesanti nello spazio
Ma la prima cosa da estrarre dagli asteroidi non sono i metalli o l’acqua, senza informazioni.
Jan-Erik Wahlund, professore associato di fisica spaziale all’Università di Uppsala, sta attualmente pianificando una spedizione chiamata Heavy Metal. Lo descrive come uno scavo archeologico su come si è formato il sistema solare.
Heavy Metal è uno degli otto progetti che hanno superato la prima fase del processo di selezione dell’Agenzia spaziale europea. Un possibile bersaglio è l’asteroide 216 Cleopatra, che è lungo 270 miglia e ha la forma di un osso di cane.
– Nel 216 Cleopatra, le estremità sembrano più metalliche del centro. Sarebbe interessante se potessimo scoprirlo. Ci sono molte speculazioni, è così lontano che devi andare lì per scoprire cosa contiene e come si è formato, dice Jan-Erik Wahlund.
Ci vuole tempo per arrivarci. L’imbarcazione da una tonnellata dovrebbe essere lanciata nel 2036. Trasporta circa 150 kg di strumenti scientifici.
– Vogliamo indagare il più possibile, ma ci sono dei limiti a ciò che puoi portare con te, afferma Jan-Erik Wahlund.
Un modello al computer illustra lo spazio reale Bumblebee 216 Cleopatra. Con un diametro di 270 km, l’asteroide corrisponde a un’area grande quanto il nord Italia. Immagine: Wikimedia Commons / CC BY 4.0
La navicella lancerà una piccola navicella satellitare in grado di avvicinarsi molto al 216 Cleopatra e alle sue due lune, forse entro poche centinaia di metri.
Ciò rende facile misurare la struttura dell’interno e il campo magnetico prodotto dal ferro nell’asteroide. Allo stesso tempo, la grande navicella spaziale scatterà immagini a distanza con una telecamera a infrarossi, uno spettrometro ultravioletto e un radar*. Con lo spettrometro, i ricercatori vogliono misurare il gas sottile che circonda l’asteroide e rilevare ioni metallici come sodio, potassio e ossigeno.
* Uno spettrometro UV può rilevare metalli, tra gli altri, cercando colori specifici. Un radar viene utilizzato per leggere il materiale della superficie e determinare il contenuto di metallo.
L’industria vede il potenziale nei metalli aerospaziali
Jan-Erik Wahlund crede che forse tra 40-50 anni, l’estrazione di asteroidi diventerà una realtà. Prima che l’attività mineraria possa iniziare, sono necessarie infrastrutture con i trasporti, magari con siti più piccoli in orbita. Le persone che lavorano nelle miniere hanno bisogno di cibo, vestiti e divertimento.
– Sono spesso gli industriali che respirano l’aria mattutina e trovano la capacità di rompere. Sono uno scienziato spaziale e sono interessato all’esplorazione e in questo modo faccio parte dell’esplorazione.
Sono in fase di sviluppo metodi per l’estrazione spaziale
L’anno scorso, un team di ricercatori dell’Università dell’Arizona ha ricevuto dalla NASA un sostegno di 4,5 milioni di corone svedesi per lo sviluppo di metodi per l’estrazione mineraria nello spazio.
Tra le altre cose, i ricercatori hanno sviluppato un processo elettrochimico che perfora le rocce cinque volte più velocemente rispetto ai trapani convenzionali. Costruiranno anche un sistema di robot che lavorano insieme e impareranno a collaborare attraverso il cosiddetto machine learning.
I robot verranno addestrati sulla Terra con l’obiettivo di iniziare l’estrazione mineraria sulla Luna.
Anche i metalli sono importanti per i principi della vita
I metalli nello spazio possono anche fornire indizi su come si è evoluta la vita. Anna Newbeck è ricercatrice in geochimica e astrofisica presso l’Università di Uppsala. Lei e i suoi colleghi hanno creato un meteorite in laboratorio con l’obiettivo di saperne di più su come si è evoluta la vita.
Ci sono due teorie. O la vita è sorta sulla Terra, oppure è sorta da qualche parte nello spazio ed è caduta sulla Terra.
– Quello che stiamo testando è una tesi secondo cui una meteora colpisce la Terra senza essere esposta alla luce solare. Ora stiamo vedendo meteoriti contenenti ferro, nichel e fosforo, dice Anna Newbeck.
Il punto di partenza è che i metalli fungono da catalizzatori, ad esempio, per accelerare la produzione di amminoacidi, prerequisito per quella che chiamiamo vita.
– I metalli sono ottimi catalizzatori per molte cose. Anna Newbeck dice che si può immaginare un mondo senza ossigeno, dove fa molto caldo e un grosso pezzo di metallo cade e inizia varie reazioni.
Testo: Johan Frisk per conto di forskning.se
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