Astronomové odhalili dosud nejdetailnější mapu kovové duše asteroidu

Pokud chcete provést forenzní studii sluneční soustavy, můžete zamířit na hlavní asteroid mezi pásem Mars A Jupiter. Právě zde můžete najít prastaré horniny z počátků sluneční soustavy. Tam v chladné prázdnotě vesmíru, daleko od Slunce, nejsou asteroidy většinou ovlivněny počasím ve vesmíru.

Astronomové někdy označují asteroidy – a jejich úlomky meteoritů padající na Zemi – jako časové kapsle kvůli důkazům, které mají.

Asteroid Psyche je obzvláště zajímavý a NASA vysílá misi, aby prozkoumala neobvyklý kus skály.

Před touto misí spojil tým výzkumníků pozorování Psyche z řady dalekohledů a navrhl mapu povrchu asteroidu.

Astronomové rozdělují asteroidy do tří kategorií. Nejběžnějším typem jsou uhlíkaté asteroidy nebo asteroidy typu C. Tvoří asi 75 procent známých asteroidů a obsahují velké množství uhlíku. Díky uhlíku jsou tmavé a mají nízké albedo.

Asteroidy typu S a křemík jsou druhým nejběžnějším typem. Tvoří asi 17 procent známých asteroidů a jsou vyrobeny převážně z křemičitanu železa a hořečnatého.

Kovové asteroidy nebo asteroidy typu M jsou nejvzácnější ze všech asteroidů a tvoří asi 8 procent všech známých asteroidů. Zdá se, že obsahuje více minerálů než jiné typy asteroidů a vědci se domnívají, že je zdrojem železných meteoritů spadnout na zem. Meteority typu M byly jedním z nejstarších zdrojů železa v historii lidstva.

Psyche (16 Psyche) je asteroid typu M. Říká se mu také trpasličí planeta, protože má průměr asi 220 kilometrů (140 mil). Je označována jako 16 Psyché, protože to byla 16. objevená malá planeta. (Větší asteroidy, jako je Psyche, jsou také známé jako malé planety.)

(NASA/JPL-Caltech/Arizonská státní univerzita)

Psýché se někdy říká „asteroid zlatého dolu“ kvůli bohatství železa a niklu, které obsahuje. I když, aby bylo jasno, nikdo si nemyslí, že je bohatá na zlato.

Vizuály Psyche nám toho moc neřeknou. VLT Evropské jižní observatoře pořídil několik snímků asteroidu, ale neodhalil žádné podrobnosti.

Historie psychiky je historií nejistoty. Astronomové si dlouhou dobu mysleli, že jde o obnažené železné jádro mnohem většího objektu. V této hypotéze silná srážka nebo série srážek strhly kůru a plášť těla.

Větší objekt byl zcela rozeznatelný a měřil asi 500 kilometrů (310 mi) v průměru. Když zmizela kůra a plášť, zůstalo jen jádro bohaté na železo.

Tato myšlenka časem nezískala příliš pozornosti a astronomové si jí nadále všímali. Důkazy ukázaly, že nebyl dostatečně hustý, aby byl pevným železem a pravděpodobně porézní.

Jiní výzkumníci navrhli, že Psyche byla nějak narušena a poté rekonstituována jako směs minerálů a silikátů. Jedna studie naznačila Ta psychika není tak bohatá na minerály, jak se myslelo, a víc než hromada suti. V tomto scénáři kolize s běžnějšími asteroidy typu C uložily na povrch Psyche vrstvu uhlíku a dalších materiálů.

Nejpodivnější myšlenkou za původem Psyché je železná sopečná představa. A Studie z roku 2019 poskytla důkazy Ta Saeki byla kdysi bodem tání. V tomto scénáři se vnější vrstvy ochladily a vytvořily napěťové trhliny a plovoucí roztavené jádro vybuchlo jako železné sopky.

Jediný způsob, jak s jistotou vědět, co je to Psyche, je jít se na to podívat. Tohle dělá NASA.

Mise se jmenuje Psyche a start je naplánován někdy na podzim roku 2022. Sonda bude spoléhat na solární a elektrický pohon a gravitační manévr s Marsem, aby dosáhla Psyche v roce 2026.

Studium asteroidu bude trvat 21 měsíců a bude sledovat čtyři samostatné orbitální dráhy, z nichž každá je blíže než předchozí.

Ilustrace sondy Psyche poblíž asteroidu Psyche. (NASA/JPL-Caltech/Arizonská státní univerzita)

Když se bude blížit k asteroidu, zaměří se na různé vědecké cíle.

Tým výzkumníků vytvořil novou mapu povrchu Psyche, která má pomoci připravit se na misi.

Mapa je ve výzkumném článku publikovaném v Journal of Geophysical Research: Planets. adresa je „Heterogenní povrch asteroidu (16) psychický,A hlavním autorem je Saverio Cambioni z Oddělení věd o Zemi, atmosféře a planetách (EAPS) na MIT.

„Povrch psychiky je velmi heterogenní,“ Cambioni Řekl V tiskové zprávě. „Je to důmyslný povrch a tyto mapy potvrzují, že asteroidy bohaté na kovy jsou zajímavé, tajemné světy. Je to další důvod, proč se těšit na misi Psyche s asteroidy.“

V této studii autoři použili Velká skupina Atacama Milimeter / Metr (ALMA) pro lepší pohled na 16 jasnovidců. ALMA je radioteleskop skládající se z 66 antén s vysokým rozlišením. Samostatné antény společně fungují jako interferometr s vysokým rozlišením.

ALMA pracuje s vlnovými délkami citlivými na teplotu a některé elektrické vlastnosti materiálů na povrchu Psyche.

„Signály antén ALMA lze kombinovat do umělého signálu ekvivalentního dalekohledu o průměru 16 kilometrů (10 mil),“ Řekl Spoluautorka Catherine de Clare, odborná asistentka planetárních věd a astronomie na Caltech. „Čím větší dalekohled, tím vyšší rozlišení.“

Nová mapa je založena na dvou typech měření. Jeden je Tepelná setrvačnost, což je doba, za kterou látka dosáhne své okolní teploty. Vyšší tepelná setrvačnost znamená, že to trvá déle.

Druhá je dielektrická konstanta. Dielektrická konstanta popisuje, jak dobře materiály vedou teplo, elektřinu nebo zvuk. Materiál s nízkou dielektrickou konstantou má špatné vlastnosti a je dobrým izolantem a naopak.

Výzkumníci vzali pozorování tepelné setrvačnosti a dielektrické konstanty ALMA a provedli stovky simulací, aby zjistili, které kombinace materiálů je mohou vysvětlit. „Provedli jsme tyto simulace region po regionu, abychom mohli identifikovat rozdíly ve vlastnostech povrchu,“ Cambioni říká.

Čisté železo má nekonečnou dielektrickou konstantu. Měřením dielektrické konstanty na Psyche mohou vědci zmapovat povrch a identifikovat oblasti nejbohatší na železo. Železo má také vysokou tepelnou inertnost, protože je tak husté.

Takže kombinace měření tepelné setrvačnosti a dielektrické konstanty dává dobrou představu o povrchových oblastech přítomných v Psyche, které jsou bohaté na železo a další kovy.

Výzkumníci nazývají zvláštní rys na Bravo Golf Psyche. Tato oblast má systematicky nižší tepelnou setrvačnost než oblasti vysočiny. Bravo Golf District je Deprese Hned napravo od hlavního poledníku asteroidu na obrázku níže.

Proč má oblast s nízkou nadmořskou výškou nižší tepelnou setrvačnost? Jiné studie ukazují, že oblast je také jasná s radarem. proč tomu tak je? Vědci přišli se třemi možnostmi.

Nížiny mohou být bohaté na minerály, ale pokryté jemnými, porézními krátery, které snižují jejich tepelnou inertnost ve srovnání s vysočinami pokrytými hrubým regolitem. Tepelná setrvačnost se zvyšuje s velikostí částic. V tomto scénáři se jemný regolit shromažďuje v nížinách.

„Na malých asteroidech byly vidět kaluže jemnozrnného materiálu, jejich gravitace je dostatečně nízká na to, aby otřesy, které otřásly povrchem a způsobily shromažďování jemnějšího materiálu,“ Campione Řekl. „Ale Psyche je velké tělo, takže pokud se na dně prohlubně hromadí jemnozrnný materiál, je to docela zajímavé a tajemné.“

Druhou hypotézou je, že povrchový materiál pokrývající nížiny je poréznější než vrchoviny. Tepelná setrvačnost klesá s rostoucí pórovitostí hornin. Nárazové zlomy mohou způsobit, že nížiny jsou také poréznější.

Třetí hypotézou je, že nížiny obsahují více materiálů bohatých na křemičitany než vysočiny, což jim dává nižší dielektrickou konstantu než některé horské oblasti. Myšlenka je taková, že Bravo-Golfová proláklina mohla vzniknout nárazem urychlovače bohatého na silikáty, který za sebou zanechal zbytek bohatý na silikáty.

Obecně studie ukázala, že povrch 16 Psyche je pokryt velkým množstvím materiálů. Přispívá také k dalším důkazům, které ukazují, že asteroid je bohatý na minerály, i když množství minerálů a silikátů se v různých oblastech značně liší.

To také naznačuje, že asteroid může být jádrem pozůstatků odlišného tělesa, které již dávno ztratilo svůj obal a kůru.

„Na závěr poskytujeme důkaz, že Psyche je asteroid bohatý na minerály s heterogenním povrchem, vykazujícím jak minerály, tak silikáty, a zdá se, že se vyvinul nárazem,“ uvedli autoři. odvodit.

Simone Marchi je vědkyně z Jihozápadního výzkumného institutu a přidružená vyšetřovatelka pro misi NASA Psyche. Marchi nebyl zapojen do této studie, ale visel O jeho důležitosti v tiskové zprávě. „Tato data ukazují, že povrch Psyche je heterogenní, s výraznými rozdíly ve složení. Primárním cílem mise Psyche je studovat složení povrchu asteroidu pomocí gama záření, neutronového spektrometru a barevného zobrazovače. Potenciální přítomnost variací složení je něco, co psychologický tým touží studovat.

Bude na misi Psyche NASA, aby tato zjištění potvrdila důsledněji.

Ale poslat vesmírnou loď celou cestu do Psyche, aby to pochopila podrobněji, je víc než jen samotná Psyche.

Pokud je Psyché zbývajícím jádrem odlišné kamenné planety, odhalí to něco o naší planetě a o tom, jak se tvoří odlišná těla. Bude obsahovat některé ze stejných světelných prvků, jaké očekáváme, že najdeme v zemském jádru? Zemské jádro není dostatečně husté, aby bylo čisté železo a nikl. Vědci se domnívají, že obsahuje lehčí prvky, jako je síra, křemík, kyslík, uhlík a vodík.

Mise Psyche také určí, zda asteroid vznikl za více nebo více smršťujících se oxidačních podmínek než zemské jádro. To nám řekne více o sluneční mlhovině a protoplanetárním disku.

Lidé někdy označují Psyche jako asteroid zlatého dolu, protože je bohatý na minerály. Jakýkoli předmět jeho velikosti by obsahoval enormní množství železa, i když této hodnoty pravděpodobně nebude v dohledné době dosaženo nebo dosaženo.

Ale pokud jsou znalosti stejně cenné jako železo, 16 Psyches může být stále zlatým dolem.

Tento článek původně publikoval vesmír dnes. Číst Původní článek.