Den allmänt studerade metalliska asteroiden känd som 16 Psyche ansågs länge vara den exponerade järnkärnan i en liten planet som misslyckades med att bildas under solsystemets tidigaste dagar. Men ny forskning ledd av University of Arizona tyder på att asteroiden kanske inte är så metallisk eller tät som en gång trodde, och antyder en mycket annorlunda ursprungshistoria.

Forskare är intresserade av 16 Psyche för om dess förmodade ursprung är sant, det skulle ge en möjlighet att studera en exponerad planetarisk kärna på nära håll. NASA är planerad att starta sitt Psyche-uppdrag 2022 och anlända till asteroiden 2026.

UArizona-studenten David Cantillo är huvudförfattare till en ny uppsats publicerad i The Planetary Science Journal som föreslår att 16 Psyche är 82,5% metall, 7 % lågjärnspyroxen och 10,5 % kolhaltig kondrit som sannolikt levererades av stötar från andra asteroider. Cantillo och hans medarbetare uppskattar att 16 Psyches bulkdensitet – även känd som porositet, som hänvisar till hur mycket tomt utrymme som finns i dess kropp - är cirka 35%.

Dessa uppskattningar skiljer sig från tidigare analyser av 16 Psyches sammansättning som fick forskare att uppskatta att den kunde innehålla så mycket som 95 % metall och vara mycket tätare.

"Denna minskningen av metallinnehåll och bulkdensitet är intressant eftersom det visar att 16 Psyche är mer modifierad än tidigare trott, sa Cantillo.

Istället för att vara en intakt exponerad kärna av en tidig planet, det kan faktiskt vara närmare en bråtehög, liknar en annan grundligt studerad asteroid — Bennu. UArizona leder vetenskapsuppdraget för NASA:s OSIRIS-REx-uppdrag, som hämtade ett prov från Bennus yta som nu tar sig tillbaka till jorden.

"Psyket som en bråtehög skulle vara mycket oväntat, men våra data fortsätter att visa lågdensitetsuppskattningar trots dess höga metallinnehåll, sa Cantillo.

Asteroid 16 Psyche är ungefär lika stor som Massachusetts, och forskare uppskattar att det innehåller cirka 1% av allt material i asteroidbältet. Först upptäcktes av en italiensk astronom 1852, det var den 16:e asteroiden som någonsin upptäckts.

"Att ha ett lägre metallinnehåll än en gång trott betyder att asteroiden kunde ha blivit utsatt för kollisioner med asteroider som innehåller de vanligare kolhaltiga kondriterna, som avsatte ett ytskikt som vi observerar, " sa Cantillo. Detta observerades också på asteroiden Vesta av rymdfarkosten NASA Dawn.

Asteroid 16 Psyche har uppskattats vara värd $10, 000 quadrillion (det är $10, 000 följt av ytterligare 15 nollor), men de nya fynden kan något devalvera den järnrika asteroiden.

"Detta är det första papper som ställer vissa specifika begränsningar för dess ytinnehåll. Tidigare uppskattningar var en bra början, men detta förfinar dessa siffror lite mer, sa Cantillo.

Den andra välstuderade asteroiden, Bennu, innehåller mycket kolhaltigt kondritmaterial och har en porositet på över 50 %, vilket är ett klassiskt kännetecken för en bråtehög.

Så hög porositet är vanligt för relativt små och lågmassa föremål som Bennu – som bara är lika stor som Empire State Building – eftersom ett svagt gravitationsfält förhindrar att föremålets stenar och stenblock packas ihop för hårt. Men att ett föremål i storleken 16 Psyche är så poröst är oväntat.

"Möjligheten att studera en exponerad kärna av en planetesimal är extremt sällsynt, det är därför de skickar rymdfarkostuppdraget dit, Cantillo sa, "men vårt arbete visar att 16 Psyche är mycket mer intressant än väntat."

Tidigare uppskattningar av 16 Psyches sammansättning gjordes genom att analysera solljuset som reflekterades från dess yta. Mönstret av ljus matchade det för andra metalliska föremål. Cantillo och hans medarbetare återskapade istället 16 Psyches regolit – eller löst stenigt ytmaterial – genom att blanda olika material i ett labb och analysera ljusmönster tills de matchade teleskopobservationer av asteroiden. Det finns bara ett fåtal labb i världen som utövar denna teknik, inklusive UArizona Lunar and Planetary Laboratory och Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Maryland, där Cantillo arbetade när han gick på gymnasiet.

"Jag har alltid varit intresserad av rymden, sade Cantillo, som också är ordförande för UArizona Astronomy Club. "Jag visste att astronomistudier skulle vara tunga för datorer och observation, men jag gillar att göra mer praktiskt arbete, så jag ville koppla mina studier till geologi på något sätt. Jag studerar geologi och minor i planetvetenskap och matematik."

"Davids uppsats är ett exempel på det spetsforskningsarbete som utförs av våra studenter, " sa studiens medförfattare Vishnu Reddy, en docent i planetvetenskap som leder labbet där Cantillo arbetar. "Det är också ett bra exempel på samarbetet mellan studenter, studenter, postdoktorer och personal i mitt labb."

Forskarna tror också att det kolhaltiga materialet på 16 Psyches yta är rikt på vatten, så de kommer nästa att arbeta med att slå samman data från markbaserade teleskop och rymdfarkostuppdrag till andra asteroider för att hjälpa till att bestämma mängden vatten som finns.