Astronomen haben die bisher detaillierteste Karte der metallischen Seele eines Asteroiden enthüllt

Wenn Sie eine forensische Untersuchung des Sonnensystems durchführen möchten, können Sie zur Hauptleitung gehen Asteroid zwischen dem Gürtel Mars Und die der Jupiter. Hier findet man uraltes Gestein aus der Frühzeit des Sonnensystems. Dort in der kalten Leere des Weltraums, weit entfernt von der Sonne, sind Asteroiden weitgehend unbeeinflusst vom Wetter im Weltraum.

Astronomen beziehen sich manchmal auf Asteroiden – und ihre Meteoritenfragmente, die auf die Erde fallen – wegen der Beweise, die sie besitzen, als Zeitkapseln.

Asteroid Psyche ist besonders interessant, und die NASA schickt eine Mission, um das ungewöhnliche Gestein zu untersuchen.

Vor dieser Mission kombinierte ein Forscherteam Psyches Beobachtungen von einer Reihe von Teleskopen und entwarf eine Karte der Oberfläche des Asteroiden.

Astronomen teilen Asteroiden in drei Kategorien ein. Kohlenstoffhaltige Asteroiden oder Asteroiden vom C-Typ sind der häufigste Typ. Sie machen etwa 75 Prozent der bekannten Asteroiden aus und enthalten große Mengen an Kohlenstoff. Kohlenstoff macht sie dunkel und sie haben eine niedrige Albedo.

Silica- oder S-Typ-Asteroiden sind der zweithäufigste Typ. Sie machen etwa 17 Prozent der bekannten Asteroiden aus und bestehen hauptsächlich aus Eisen- und Magnesiumsilikat.

Metallische oder M-Typ-Asteroiden sind die seltensten aller Asteroiden und machen etwa 8 Prozent aller bekannten Asteroiden aus. Es scheint mehr Mineralien zu enthalten als andere Arten von Asteroiden, und Wissenschaftler glauben, dass es die Quelle von Eisenmeteoriten ist auf den Boden fallen. Meteoriten vom Typ M waren eine der ältesten Eisenquellen der Menschheitsgeschichte.

Psyche (16 Psyche) ist ein Asteroid vom Typ M. Er wird wegen seines Durchmessers von etwa 220 Kilometern auch als Zwergplanet bezeichnet. Er wird als 16 Psyche bezeichnet, weil er der 16. entdeckte Kleinplanet war. (Größere Asteroiden wie Psyche werden auch als Kleinplaneten bezeichnet.)

(NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)

Psyche wird manchmal als „Goldminen-Asteroid“ bezeichnet, weil es reich an Eisen und Nickel ist. Um es klar zu sagen, niemand denkt, dass es reich an Gold ist.

Die Bilder von Psyche sagen uns nicht viel. Das VLT der Europäischen Südsternwarte machte einige Bilder des Asteroiden, enthüllte aber keine Details.

Die Geschichte der Psyche ist eine Geschichte der Ungewissheit. Lange dachten Astronomen, es handele sich um den freigelegten Eisenkern eines viel größeren Objekts. In dieser Hypothese streifte eine starke Kollision oder eine Reihe von Kollisionen die Kruste und den Mantel des Körpers ab.

Das größere Objekt war vollständig erkennbar und hatte einen Durchmesser von etwa 500 Kilometern. Nachdem die Kruste und der Mantel verschwunden waren, blieb nur der eisenreiche Kern übrig.

Diese Idee erhielt im Laufe der Zeit nicht viel Aufmerksamkeit und Astronomen bemerkten sie weiterhin. Beweise zeigten, dass es nicht dicht genug war, um aus massivem Eisen und wahrscheinlich porös zu sein.

Andere Forscher haben vorgeschlagen, dass Psyche irgendwie gestört und dann als eine Mischung aus Mineralien und Silikaten wiederhergestellt wurde. Eine Studie angegeben Diese Psyche ist nicht so reich an Mineralien wie Gedanken und mehr als ein Trümmerhaufen. In diesem Szenario lagerten Kollisionen mit den häufigeren Typ-C-Asteroiden eine Schicht aus Kohlenstoff und anderen Materialien auf der Oberfläche von Psyche ab.

Die ausgefallenste Idee hinter Psyches Ursprüngen ist die eiserne vulkanische Vorstellung. a Die Studie aus dem Jahr 2019 lieferte Hinweise Dass Saeki einst ein Schmelzpunkt war. In diesem Szenario kühlten die äußeren Schichten ab und bildeten Spannungsrisse, und der schwimmende geschmolzene Kern brach als Eisenvulkane aus.

Der einzige Weg, um sicher zu wissen, was Psyche ist, besteht darin, hinzugehen und es sich anzusehen. Das macht die NASA.

Die Mission heißt Psyche und soll irgendwann im Herbst 2022 starten. Das Raumschiff wird sich auf Solar- und Elektroantrieb und ein Gravitationsmanöver mit dem Mars verlassen, um Psyche im Jahr 2026 zu erreichen.

Es wird 21 Monate dauern, den Asteroiden zu untersuchen, und er wird vier separaten Umlaufbahnen folgen, wobei jede aufeinanderfolgende Bahn näher als die vorherige ist.

Abbildung der Psyche-Sonde in der Nähe des Psyche-Asteroiden. (NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)

Während es sich dem Asteroiden nähert, wird es sich auf verschiedene wissenschaftliche Ziele konzentrieren.

Ein Forscherteam hat eine neue Karte der Oberfläche von Psyche erstellt, um die Mission vorzubereiten.

Die Karte ist in einer Forschungsarbeit veröffentlicht in Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten. Die adresse ist „Die heterogene Oberfläche des Asteroiden (16) psychisch,Hauptautor ist Saverio Cambioni vom Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) am MIT.

„Die Oberfläche von Psyche ist sehr heterogen“, sagt Cambioni Er sagte In einer Pressemitteilung. „Es ist eine ausgeklügelte Oberfläche, und diese Karten bestätigen, dass metallreiche Asteroiden faszinierende, mysteriöse Welten sind. Das ist ein weiterer Grund, sich auf Psyches Asteroiden-Mission zu freuen.“

In dieser Studie verwendeten die Autoren Große Atacama-Gruppe Millimeter / Meter (ALMA) für einen besseren Blick auf 16 Hellseher. ALMA ist ein Radioteleskop, das aus 66 hochauflösenden Antennen besteht. Die separaten Antennen wirken zusammen als hochauflösendes Interferometer.

ALMA arbeitet mit temperaturempfindlichen Wellenlängen und einigen elektrischen Eigenschaften von Materialien auf der Oberfläche von Psyche.

„Die Signale von ALMA-Antennen können zu einem künstlichen Signal kombiniert werden, das einem Teleskop mit einem Durchmesser von 16 Kilometern (10 Meilen) entspricht“, Er sagte Co-Autorin Catherine de Clare, Assistenzprofessorin für Planetenwissenschaften und Astronomie am Caltech. „Je größer das Teleskop, desto höher die Auflösung.“

Die neue Karte basiert auf zwei Arten von Messungen. Einer ist Thermische Trägheit, das ist die Zeit, die ein Stoff benötigt, um seine Umgebungstemperatur zu erreichen. Die höhere thermische Trägheit bedeutet, dass es länger dauert.

Das zweite ist Dielektrizitätskonstante. Die Dielektrizitätskonstante beschreibt, wie gut Materialien Wärme, Strom oder Schall leiten. Ein Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante hat eine schlechte Leistung und ist ein guter Isolator und umgekehrt.

Die Forscher nutzten ALMAs Beobachtungen der thermischen Trägheit und der Dielektrizitätskonstante und führten Hunderte von Simulationen durch, um zu sehen, welche Materialkombinationen diese erklären könnten. „Wir haben diese Simulationen Region für Region durchgeführt, um Unterschiede in den Oberflächeneigenschaften zu identifizieren“, erklärt Cambioni sagen.

Reines Eisen hat eine unendliche Dielektrizitätskonstante. Durch die Messung der Dielektrizitätskonstante auf Psyche können Forscher die Oberfläche kartieren und die eisenreichsten Bereiche identifizieren. Eisen hat auch eine hohe thermische Trägheit, weil es so dicht ist.

Die Kombination der Messungen der thermischen Trägheit und der Dielektrizitätskonstante gibt also eine gute Vorstellung von den in Psyche vorhandenen Oberflächenregionen, die reich an Eisen und anderen Metallen sind.

Forscher nennen eine Besonderheit auf Bravo Golf Psyche. Diese Region hat eine systematisch geringere thermische Trägheit als die Hochlandregionen. Bravo Golf District ist Depression Direkt rechts vom Hauptmeridian des Asteroiden im Bild unten.

Warum hat eine Region in geringer Höhe eine geringere thermische Trägheit? Andere Studien zeigen, dass das Gebiet auch mit Radar hell ist. Warum das? Die Forscher kamen auf drei Möglichkeiten.

Tiefland kann reich an Mineralien sein, aber mit feinen, porösen Kratern bedeckt sein, die ihre thermische Trägheit im Vergleich zu Hochland, das mit grobem Regolith bedeckt ist, verringern. Die thermische Trägheit nimmt mit der Partikelgröße zu. In diesem Szenario sammelt sich feiner Regolith im Tiefland.

„Pfützen aus feinkörnigem Material wurden auf kleinen Asteroiden gesehen, ihre Schwerkraft ist gering genug, dass Erschütterungen die Oberfläche erschüttern und dazu führen, dass sich das feinere Material ansammelt“, sagte Campione Er sagte. „Aber Psyche ist ein großer Körper, wenn sich also feinkörniges Material am Boden der Vertiefung ansammelt, ist das ziemlich interessant und mysteriös.“

Die zweite Hypothese ist, dass das Oberflächenmaterial, das das Tiefland bedeckt, poröser ist als das Hochland. Die thermische Trägheit nimmt mit zunehmender Porosität der Gesteine ​​ab. Auch Impaktbrüche können Tiefland poröser machen.

Die dritte Hypothese ist, dass das Tiefland mehr silikatreiche Materialien enthält als das Hochland, was ihnen eine niedrigere Dielektrizitätskonstante verleiht als einige Hochlandgebiete. Die Idee ist, dass die Bravo-Golf-Depression durch den Aufprall eines silikatreichen Colliders entstanden sein könnte, der einen silikatreichen Überrest zurückließ.

Generell zeigte die Studie, dass die Oberfläche von 16 Psyche mit einer großen Vielfalt an Materialien bedeckt ist. Es trägt auch zu anderen Beweisen bei, die zeigen, dass der Asteroid reich an Mineralien ist, obwohl die Häufigkeit von Mineralien und Silikaten in verschiedenen Regionen stark variiert.

Es deutet auch darauf hin, dass der Asteroid der Kern der Überreste eines eigenständigen Körpers sein könnte, der seine Hülle und Kruste vor langer Zeit verloren hat.

„Zusammenfassend liefern wir Beweise dafür, dass Psyche ein mineralreicher Asteroid mit einer heterogenen Oberfläche ist, der sowohl Mineralien als auch Silikate aufweist und sich anscheinend durch Einschläge entwickelt hat“, sagten die Autoren. ableiten.

Simone Marchi ist Wissenschaftlerin am Southwest Research Institute und Associate Investigator für die Psyche-Mission der NASA. Marchi war an dieser Studie aber nicht beteiligt aufgehängt Über seine Bedeutung in einer Pressemitteilung. „Diese Daten zeigen, dass die Oberfläche von Psyche heterogen ist, mit deutlichen Unterschieden in der Zusammensetzung. Ein Hauptziel der Mission von Psyche ist es, die Zusammensetzung der Oberfläche des Asteroiden mit Gammastrahlen, einem Neutronenspektrometer und einem Farbbildgeber zu untersuchen. Das mögliche Vorhandensein von Variationen in der Zusammensetzung ist etwas, das das Psychologieteam unbedingt studieren möchte.“

Es liegt an der Psyche-Mission der NASA, diese Ergebnisse strenger zu bestätigen.

Aber ein Raumschiff den ganzen Weg nach Psyche zu schicken, um es genauer zu verstehen, ist mehr als nur Psyche selbst.

Wenn Psyche der verbleibende Kern eines bestimmten felsigen Planeten ist, wird dies etwas über unseren Planeten verraten und darüber, wie sich verschiedene Körper bilden. Wird es einige der gleichen leichten Elemente enthalten, die wir im Erdkern erwarten? Der Erdkern ist nicht dicht genug, um aus reinem Eisen und Nickel zu bestehen. Wissenschaftler glauben, dass es leichtere Elemente wie Schwefel, Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff enthält.

Die Psyche-Mission wird auch feststellen, ob sich der Asteroid unter stärker oder stärker kontrahierenden oxidierenden Bedingungen gebildet hat als der Erdkern. Dies wird uns mehr über den Sonnennebel und die protoplanetare Scheibe verraten.

Die Leute bezeichnen Psyche manchmal als einen Goldminen-Asteroiden, weil er reich an Mineralien ist. Jedes Objekt dieser Größe würde eine enorme Menge an Eisen enthalten, obwohl dieser Wert wahrscheinlich nicht erreicht oder in absehbarer Zeit erreicht wird.

Aber wenn Wissen so wertvoll wie Eisen ist, können 16 Psyches immer noch eine Goldmine sein.

Dieser Artikel wurde ursprünglich von veröffentlicht Universum heute. Lies das originaler Artikel.