0 просмотров

Астрономы представили самую подробную карту психики металлического астероида

Иллюстрация астероида Психея. (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/АГУ)

Если вы хотите провести криминалистическое исследование Солнечной системы, вы можете отправиться в главный пояс астероидов между Марсом и Юпитером. Вот где вы можете найти древние камни из первых дней Солнечной системы. Там, в холодном космическом вакууме, далеко от Солнца, астероиды практически не затронуты космическим выветриванием.

Ученые-космонавты иногда называют астероиды и их фрагменты метеоритов, упавшие на Землю, капсулами времени из-за доказательств, которые они хранят.

Особенно интересен астероид Психея, и НАСА отправляет миссию для исследования необычного куска скалы.

Перед этой миссией группа исследователей объединила наблюдения за Психеей с множества телескопов и построила карту поверхности астероида.

Астрономы делят астероиды на три категории. Наиболее распространены углеродистые астероиды или астероиды С-типа. Они составляют около 75 процентов известных астероидов и содержат большое количество углерода. Углерод делает их темными, и у них низкое альбедо.

Кремниевые астероиды или астероиды S-типа являются вторым наиболее распространенным типом. Они составляют около 17 процентов известных астероидов и в основном состоят из силикатов железа и магния.

Металлические астероиды или астероиды М-типа являются самыми редкими типами астероидов и составляют около 8 процентов известных астероидов. Похоже, что они содержат больше металла, чем другие типы астероидов, и ученые считают, что они являются источником железных метеоритов, падающих на Землю. Метеориты М-типа были одним из самых ранних источников железа в истории человечества.

Статья в тему:  Почему астероиды имеют неправильную форму

Психея (16 Psyche) — астероид М-типа. Ее также называют карликовой планетой, потому что ее диаметр составляет около 220 километров (140 миль). Ее называют 16-й Психеей, потому что это была 16-я открытая малая планета. (Более крупные астероиды, такие как Психея, также известны как малые планеты.)

(НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/АГУ)

Психею иногда называют «золотым астероидом» из-за большого количества железа и никеля, которые он содержит. Хотя, чтобы быть ясным, никто не думает, что он богат золотом.

Видимые световые образы Психеи мало что нам говорят. VLT Европейской южной обсерватории сделал несколько снимков астероида, но они не раскрыли никаких подробностей.

История Психеи — это история неопределенности. Долгое время астрономы думали, что это обнаженное железное ядро ​​гораздо большего тела.В этой гипотезе мощное столкновение или серия столкновений сорвали с тела кору и мантию.

Более крупное тело было бы полностью дифференцированным и имело бы около 500 км (310 миль) в диаметре. Когда кора и мантия исчезли, осталось только богатое железом ядро.

Со временем эта идея потеряла популярность, и астрономы продолжали наблюдать за ней. Доказательства показали, что он был недостаточно плотным, чтобы быть твердым железом, и, вероятно, был пористым.

Другие исследователи предположили, что Психея была каким-то образом разрушена, а затем вновь образовалась в виде смеси металлов и силикатов. Одно исследование показало, что Психея не так богата металлами, как мысль, и больше похожа на груду щебня. В этом сценарии столкновения с более распространенными астероидами типа С отложили слой углерода и других материалов на поверхности Психеи.

Статья в тему:  Где затмение астероидов королевство сердец 3

Самая экзотическая идея происхождения Психеи — это ферровулканическая идея. Исследование 2019 года представило доказательства того, что Психея когда-то была расплавленной каплей. В этом сценарии внешние слои остыли и образовали трещины напряжения, а плавучее расплавленное ядро ​​изверглось в виде железных вулканов.

Единственный способ узнать наверняка, что такое Психея, — пойти и посмотреть на нее. Вот чем занимается НАСА.

Миссия называется «Психея», и ее запуск запланирован на осень 2022 года. Космический корабль будет полагаться на солнечно-электрическую двигательную установку и гравитационный маневр с Марсом, чтобы добраться до Психеи в 2026 году.

Он потратит 21 месяц на изучение астероида и будет следовать четырем отдельным орбитальным траекториям, каждый последующий ближе предыдущего.

Иллюстрация зонда «Психея» возле астероида «Психея». (НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/АГУ)

По мере приближения к астероиду он сосредоточится на различных научных целях.

Группа исследователей построила новую карту поверхности Психеи, чтобы подготовиться к миссии.

Карта находится в статье, опубликованной в Журнал геофизических исследований: планеты. Название — «Неоднородная поверхность астероида (16) Психея», а ведущий автор — Саверио Камбиони из Департамента наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института (EAPS).

«Поверхность Psyche очень неоднородна», — сказал Камбиони в пресс-релизе. «Это развитая поверхность, и эти карты подтверждают, что богатые металлом астероиды представляют собой интересные загадочные миры. Это еще одна причина с нетерпением ждать миссии Psyche, отправляющейся на астероид».

Статья в тему:  Ева, как долго существуют лунные астероиды

В этом исследовании авторы использовали большой миллиметровый/субмиллиметровый массив Atacama (ALMA), чтобы лучше рассмотреть 16 Psyche. ALMA — это радиотелескоп, состоящий из 66 высокоточных антенн. Отдельные антенны работают вместе как интерферометр с высоким разрешением.

ALMA работает на длинах волн, чувствительных к температуре и некоторым электрическим свойствам материалов на поверхности Psyche.

«Сигналы антенн ALMA могут быть объединены в синтетический сигнал, который эквивалентен телескопу диаметром 16 километров (10 миль)», — сказала соавтор Кэтрин де Клир, доцент кафедры планетологии и астрономии Калифорнийского технологического института. «Чем больше телескоп, тем выше разрешение».

Новая карта основана на двух типах измерений. Одним из них является тепловая инерция, то есть время, за которое материал достигает температуры окружающей среды. Более высокая тепловая инерция означает, что это занимает больше времени.

Во-вторых, диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость описывает, насколько хорошо материал проводит тепло, электричество или звук. Материал с низкой диэлектрической проницаемостью плохо проводит ток и является хорошим изолятором, и наоборот.

Исследователи взяли наблюдения ALMA за тепловой инерцией и диэлектрической проницаемостью и провели сотни симуляций, чтобы увидеть, какие комбинации материалов могут их объяснить. «Мы запускали эти симуляции область за областью, чтобы выявить различия в свойствах поверхности», — говорит Камбиони.

Чистое железо имеет бесконечную диэлектрическую проницаемость.Измерив диэлектрическую проницаемость Психеи, исследователи смогли составить карту поверхности и определить области, более богатые железом. Железо также имеет высокую тепловую инерцию, потому что оно очень плотное.

Статья в тему:  Какого размера кнопка в аркаде астероидов

ширина = "700″ высота = "414" allowfullscreen = "allowfullscreen">

Таким образом, сочетание измерений тепловой инерции и диэлектрической проницаемости дает хорошее представление о том, какие области поверхности Психеи богаты железом и другими металлами.

Исследователи называют любопытную особенность Психеи регионом Браво-Гольф. Этот регион имеет систематически более низкую тепловую инерцию, чем высокогорные районы. Область Браво-Гольф — это впадина справа от нулевого меридиана астероида на изображении ниже.

Почему низменная местность имеет меньшую тепловую инерцию? Другие исследования показывают, что этот регион также хорошо освещается радаром. Почему это? Исследователи предложили три варианта.

Низменности могут быть богаты металлами, но покрыты мелким пористым реголитом, что снижает их тепловую инерцию по сравнению с высокогорьями, покрытыми более грубым реголитом. Тепловая инерция увеличивается с размером частиц. В этом сценарии более мелкозернистый реголит скопился бы в низинах.

«Пруды мелкозернистых материалов были замечены на небольших астероидах, гравитация которых достаточно низка, чтобы удары сотрясали поверхность и вызывали скопление более мелких материалов», — сказал Камбиони. «Но Психея — большое тело, поэтому, если на дне впадины скопились мелкозернистые материалы, это интересно и несколько загадочно».

Вторая гипотеза заключается в том, что поверхностный материал, покрывающий низменности, более пористый, чем нагорья. Тепловая инерция уменьшается по мере увеличения пористости породы. Ударные трещины также могут сделать низменности более пористыми.

Третья гипотеза состоит в том, что в низменностях больше материалов, богатых силикатами, чем в высокогорьях, что дает им более низкую диэлектрическую проницаемость, чем в некоторых районах высокогорья.Идея состоит в том, что впадина Браво-Гольф могла образоваться в результате удара ударным элементом, богатым силикатами, и оставила после себя богатый силикатами остаток.

Статья в тему:  Как обнаружить астероиды с помощью пленки

В целом, исследование показывает, что поверхность 16 Psyche покрыта большим разнообразием материалов. Это также дополняет другие доказательства того, что астероид богат металлами, хотя содержание металлов и силикатов значительно различается в разных регионах.

Это также предполагает, что астероид может быть остатком ядра дифференцированного тела, которое давно потеряло свою мантию и кору.

«В заключение мы приводим доказательства того, что Психея — это богатый металлами астероид, поверхность которого неоднородна, имеет как металлические, так и силикатные материалы и, по-видимому, образовалась в результате ударов», — заключают авторы.

Симона Марчи — научный сотрудник Юго-Западного научно-исследовательского института и соисследователь миссии НАСА «Психея». Марчи не участвовал в этом исследовании, но прокомментировал его важность в пресс-релизе. «Эти данные показывают, что поверхность Психеи неоднородна, с возможными значительными вариациями состава. Одной из основных целей миссии Психея является изучение состава поверхности астероида с помощью его гамма-лучей и нейтронного спектрометра, а также цветного изображения. Итак, возможное присутствие композиционных неоднородностей — это то, что команда Psyche Science стремится изучить больше».

Миссия НАСА «Психея» должна будет более тщательно подтвердить эти выводы.

Но отправка космического корабля на Психею для более подробного изучения — это нечто большее, чем просто сама Психея.

Если Психея является остатком каменистого дифференцированного планетезималя, это откроет кое-что о нашей планете и о том, как формируются дифференцированные тела. Будет ли он содержать некоторые из тех же легких элементов, которые, как мы ожидаем, находятся в ядре Земли? Ядро Земли недостаточно плотное, чтобы состоять из чистого железа и никеля. Ученые считают, что он содержит более легкие элементы, такие как сера, кремний, кислород, углерод и водород.

Статья в тему:  Сколько пыли поднимают астероиды

Миссия Psyche также определит, сформировался ли астероид в более окислительных или восстановительных условиях, чем ядро ​​Земли. Это расскажет нам больше о солнечной туманности и протопланетном диске.

Люди иногда называют Психею астероидом с золотым рудником, потому что он так богат металлами. Объект такого размера будет содержать огромное количество железа, хотя это значение вряд ли будет реализовано или доступно в ближайшее время.

Но если знание так же ценно, как железо, то 16 Psyche все еще может быть золотой жилой.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочитайте оригинальную статью.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector