NASA poszuka śladów ferrowulkanizmu

Niektóre asteroidy są bardzo gęste, składają się z żelaza i niklu. Naukowcy sądzą, że są one pozostałościami po jądrach dużych ciał niebieskich, które rozpadły się w wyniku kolizji. Są niezwykle stare, przez miliardy lat mogły być ukryte tysiące kilometrów pod powierzchnią planet. Ich zbadanie może przynieść olbrzymią ilość nowych informacji na temat wszechświata i Układu Słonecznego.

Dlatego też NASA planuje misję na tego typu asteroidę. Jej celem będzie Psyche, największa metaliczna asteroida krążąca wokół Słońca. Misja ma wystartować nie wcześniej niż w 2022 roku, a jej celem będzie dotarcie na orbitę i dokładne zbadanie 226-kilometrowego obiektu. Na miejscu sonda może trafić na niezwykle egzotyczne zjawisko, krajobraz ukształtowany przez ferrowulkanizm, czyli erupcje płynnego żelaza, do których dochodziło, gdy stygł odłupany od planety fragment jądra.

Ekspertom jeszcze nigdy nie udało się zaobserwować ferrowulkanizmu. Zdobycie dowodów na to, że rzeczywiście miał on miejsce na Psyche może na nowo napisać historię jąder planetarnych i odpowiedzieć na wiele pytań z dziedziny geofizyki. Lindy Elkins-Tanton, główna badaczka misji Psyche, mówi, że wraz z zespołem zamierza poszukać tam dowodów na ferrowulkanizm i ma nadzieję, że dokonają niezwykłego odkrycia.

Psyche była prawdopodobnie w przeszłości otoczona krzemowym skalistym płaszczem, osłaniającym metaliczne jądro. Jednak nigdy nie stała się częścią planety. "Wczesny Układ Słoneczny był jak tor ze zderzającymi się samochodami", mówi Matthew Genge, eksperd od meteorytów z Imperial College London. Przez miliony lat w proto-Psyche mogła uderzać olbrzymia liczba mniejszych obiektów, w które w końcu pozbawiły ją skalistej otoczki, odsłaniając żelazno-niklową Psyche.

Jacob Adams z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, i jego promotor Francis Nimmo, stworzyli serię matematycznych modeli, które brały pod uwagę uproszczony model metalicznego asteroidy i sprawdzały, co się dzieje, gdy taki asteroid stygnie od zewnątrz. Po utracie otaczających go warstw taki asteroida będzie stopniowo zamarzał i kurczył się, przez co na powierzchni pojawią się pęknięcia. Znajdujące się głębiej płynne żelazo będzie przez te pęknięcia uciekało.

Symulowane asteroidy były mniej więcej wielkości Psyche, zatem być może uda się taki scenariusz zweryfikować podczas badań tej asteroidy.

To, w jaki sposób planety stygną, może całkowicie zmienić ich historię. Ziemia, w 4,5 miliarda lat po swoim powstaniu, ma wciąż gorące, stopniowo stygnące jądro. Dotychczas ono nie wystygło, gdyż jest chronione przez grube kolejne warstwy naszej planety. Inaczej miała się sprawa z Merkurym. Jego niewielkie rozmiary i jądro stosunkowo większe względem planety niż ziemskie, spowodowały, że jądro planety wystygło i się skurczyło. W ramach tego procesu doszło do skurczenia zewnętrznych warstw planety i całej jej powierzchni, co zamknęło szczeliny, przez które w przeszłości wypływała magma.

Psyche sama w sobie jest niezwykle interesująca. Dotychczasowe badania wskazują, że w połowie składa się ona z żelaza. ALbo więc jest niezwykle porowata, albo coś innego znacząco zmieniło jej strukturę.

Ostatnio zaprezentowane wyliczenia sugerują, że mogą tam istnieć kominy wulkaniczne, a niewielką gęstość asteroidy można wyjaśnić, jeśli wciąż posiada ona skalisty płaszcz, a wewnątrz wciąż zachodzą procesy ferrowulkaniczne. Niewykluczone, że w jądrze znajduje się radioaktywne aluminium-26, które podtrzymuje aktywność wulkaniczną.

Celem misji Psyche będzie zbadanie wieku asteroidy oraz względnego wieku jej poszczególnych regionów, sprawdzenie, czy składa się ona z tych samych pierwiastków, których spodziewamy się w jądrze Ziemi, zbadanie, czy Psyche formowała się w obecności większej czy mniejszej ilości tlenu niż ziemskie jądro oraz wykonanie mapy asteroidy.

Misja Psyche zostanie wyposażona w cztery instrumenty – aparat fotograficzny wykonujący zdjęcia w różnych zakresach fali, spektrometr neutronowy i rentgenowski, magnetometr oraz urządzenie do pomiarów grawitacji. Ponadto sonda zostanie wyposażona w nowoczesny laserowy system kompunikacji (Deep Space Optical Communication – DSOC), a specjaliści z Jet Propulsion Laboratory przeprowadzą testy tego systemu. Jeśli się on sprawdzi, możemy zyskać znacznie bardziej wydajny sposób przesyłania danych pomiędzy Ziemią a obiektami pracującymi w przestrzeni kosmicznej.

Obecny plan misji zakłada, że Psyche zostanie wystrzelona w 2022 roku, w roku 2023 skorzysta z asysty grawitacyjnej Marsa, na orbitę asteroidy dotrze w roku 2026 i pozostanie na niej przez 21 miesięcy.

Przygotowania do misji idą najwyraźniej lepiej niż się spodziewano. Jeszcze dwa lata temu informowaliśmy, że Psyche ma wystartować w 2023 roku.

Psyche asteroida jądro ferrowulkanizm