PROČITANO

834

PUTA

Psiha: Metalni mini-svijet koji bi mogao promijeniti sve što znamo o Sunčevom sustavu

Siječanj 2026. ciljni je datum da nova NASA-ina letjelica stigne na asteroid nazvan Psyche. Nazvana po grčkoj božici duše, Psihu je 17. ožujka 1852. otkrio talijanski astronom Annibale de Gasparis. To je jedno od najmasivnijih tijela u pojasu asteroida između Marsa i Jupitera. Suvremene procjene sugeriraju da sadrži oko 1 posto sve mase koja se širi na milijune asteroida u glavnom pojasu asteroida. Ipak, sastav asteroida čini Psyche posebnom.

Psiha: Metalni mini-svijet koji bi mogao promijeniti sve što znamo o Sunčevom sustavu

6 izdanja za 9,99 GBP kada se pretplatite na časopis BBC Science Focus

Postoji ogromni metalni asteroid koji pluta izvan Marsa i koji bi mogao biti jezgra planeta koji je prije eona srušen na sitnice. NASA šalje sondu kako bi to saznala, ali pozitivan odgovor mogao bi prouzročiti još veće probleme.

Napisao Stuart Clark

Objavljeno: 13. svibnja 2021. u 08:39

Odvojite trenutak da zamislite divovsku grudu metala, 25 puta veću od Mount Everesta, kako pluta svemirom. Je li vam teško dočarati sliku? Ne brinite, nitko ne može. To je zato što još nikad nitko nije vidio takav objekt izbliza. Ali za pet godina sve će se otkriti.

Promjer otprilike 230 km i oblika poput krumpira, Psycheova gustoća toliko je velika da astronomi misle da mora biti izrađena od metala. Također, kada astronomi traže potpis stjenovitih minerala, analizirajući sunčevu svjetlost koja se odbija od njegove površine, ne mogu pronaći nijedan od kontrolnih markera koje traže.

Ako je Psyche doista metal, a sada je toliko proučavan da se čini da nema sumnje, tada bi mogla čuvati tajne o načinu na koji su planeti, uključujući Zemlju, nastali prije 4,6 milijardi godina. Otkrivanje tih tajni je ono što pokreće misiju Psyche.

Kad astronomi svoje misli usmjere na to kako je mogla nastati Psiha, postoji samo jedno mjesto gdje mogu postojati takve koncentracije metala. A to je u srcima stjenovitih planeta, poput Zemlje, Marsa i ostalih svjetova unutarnjeg Sunčevog sustava.

Pročitajte više o asteroidima:

Kad biste mogli provesti krišku jednog od ovih svjetova, pronašli biste metalnu jezgru, okruženu dubokim silikatnim slojem, poznatim kao plašt, a zatim tankom stjenovitom korom. Iako je jezgra pretežno izrađena od željeza i nikla, u plaštu se nalazi mineral olivin, a kora se uglavnom sastoji od bazalta.

Ova slojevitost nastaje postupkom koji se naziva diferencijacija. Smatra se da se diferencijacija odvija u završnoj fazi formiranja planeta, kada su planeti rastopljeni. U tom stanju gusti materijal, poput metala, tone u središte, dok lakši materijal, poput kamena, pluta na površinu.

Pa je li Psyche nekada mogla biti na novonastalom planetu koji je razbijen na sitnice rano u povijesti Sunčevog sustava? To je ono što je misija Psyche stvorena za istraživanje. Riječ je o igri s visokim ulozima, jer ako se pokaže da je ovaj scenarij istinit, astronomi moraju puno objasniti.

Kristali minerala olivina na komadu bazalta © Alamy

"To se naziva problemom nedostajućeg plašta", kaže dr. Julia de Leon , asteroidna znanstvenica s Instituta Astrofisica de Canarias, La Palma, i dijela projekta Oblikovanje objekata i korisnih tereta za zaštitu bliske Zemlje (NEO-MAPP).

Argument teče ovako: ako je Psyche doista bila jezgra uništenog planeta, gdje je onda ostatak krhotina? Većina asteroida u Sunčevom sustavu su primitivna, nediferencirana tijela. Vidimo vrlo malo asteroida bogatih olivinom koji bi predstavljali plašt za razoreni svijet.

Pogoršava se. Značajan dio meteorita koji su eoni padali na Zemlju izrađen je pretežno od željeza - točno onako kako se očekivalo od jezgre poremećenog svijeta. No kad ih znanstvenici analiziraju na tragove drugih kemikalija, rezultati su toliko raznoliki da mogu biti šokantni.

"Analiza sugerira da su željezni meteoriti možda potjecali iz barem 50 ili 60 različitih jezgri", kaže de Leon.

Na prvi pogled to znači 50 ili 60 planeta koji su razbijeni na komade tijekom formiranja Sunčevog sustava. To se čini previše s obzirom na to da astronomi ne mogu pronaći dovoljno fragmenata plašta koji bi mogli objasniti čak i jedan od ovih osuđenih svjetova. Ovo je zagonetka koju misija kod Psihe mora pokušati otključati.

Misija Psyche mogla bi nam pomoći da naučimo kako udari, eksplozije i toplina kombiniraju tvoreći planete u Sunčevom sustavu © Science Photo Library

Put do misije započeo je prije deset godina, kada je dr. Lindy Elkins-Tanton , planetarna znanstvenica sa Sveučilišta Arizona držala predavanje na Mjesečevoj i planetarnoj konferenciji u Americi. Zajedno s kolegama iznosila je novu hipotezu za diferencijaciju. Prema njezinom mišljenju, manji asteroidi - umjesto gotovo cjelovitih planeta - mogli bi generirati dovoljno topline da barem započnu proces topljenja i diferenciranja.

Ključ ideje bio je sve veći dokaz da je postojalo obilje aluminija-26, radioaktivnog izotopa proizvedenog u eksploziji zvijezda, prisutnog u izvoru Sunčevog sustava. Sugeriralo je da je obližnja zvijezda eksplodirala nedugo prije nego što se Sunčev sustav počeo formirati.

Kako su nastali ti prvi planetezimali, oni su prirodno sadržavali količine radioaktivnog aluminija, i kao i svaki izotop, njegovo raspadanje bi generiralo toplinu. Ta je vrućina rastopila unutrašnjost nekih planetezimala, dopuštajući im da se razlikuju iznutra, ali, prema Elkins-Tantonu, možda nisu bili potpuno rastopljeni, pa je vanjska strana ostala nediferencirana.

Stoga, kad su ti asteroidi razbijeni u kasnijim sudarima, otkrili su željezne jezgre, ali su okolne stijene i dalje izgledale primitivno, rješavajući problem nedostajućeg plašta. Ideja je potaknula zdravu raspravu na konferenciji i neočekivanu ponudu. Nekoliko znanstvenika iz Laboratorija za mlazni pogon poslalo joj je poruku neobjavljeno kako bi rekli da bi željeli predložiti misiju za testiranje hipoteze. "Izađimo u pojas asteroida i provjerimo možemo li saznati je li se to dogodilo i gdje se dogodilo", kaže Elkins-Tanton.

I to je bio početak misije. Elkins-Tanton postao je glavni istražitelj i trenutno je u završnoj fazi nadgledanja misije do njenog pokretanja, u kolovozu 2022. godine.

Antena visokog pojačanja svemirske letjelice Psyche prolazi testiranje krajem 2020. godine © Johns Hopkins APL / Craig Weiman

Misija je opremljena paketom znanstvenih instrumenata. Postoji multispektralna slika koja će pružati slike visoke rezolucije na različitim valnim duljinama. To će omogućiti timu da prepozna i razlikuje područja izložena metalu i stijeni na Psihovoj površini. Budući da nitko prije nije vidio asteroid ove vrste, nitko ne zna kako će se on pojaviti.

“Jedva čekam vidjeti kako izgleda površina Psychea. Moglo bi biti doista prilično neobično i čudno. Nadam se da će izgledati potpuno bizarno ”, kaže Elkins-Tanton.

Slike bi mogle prikazati velike provincije izloženih metala. U tom bi slučaju krateri koji prekrivaju druge asteroide ovdje mogli izgledati čudno, jer se udarci u metalu različito događaju u stijeni. "Očekivali bismo da ćemo vidjeti neke prilično čudne oblike", kaže Elkins-Tanton.

Kala u prahu, poznata kao regolit, stvorena u takvim utjecajima, također bi mogla nedostajati u Psycheu jer nije jasno može li metal stvarati regolit. Sve to otežava predviđanje izgleda asteroida.

Tu su i spektrometar gama zraka i neutrona koji će mjeriti kemijske elemente na Psihovoj površini, dajući nam procjenu ukupnog sastava. To su podaci zbog kojih je de Leon najviše uzbuđen jer dok će multispektralni snimač identificirati područja stijena i metala, spektrometar će dati sastav metala i otkriti što mu se dogodilo. "Samo kemijska analiza može vam reći ove podatke", kaže ona.

Zatim je tu magnetometar koji će otkriti ima li Psyche magnetsko polje - presudno za razumijevanje njegove prošlosti. Razlog je taj što rastopljena željezna jezgra djeluje poput dinara i stvara magnetsko polje. To se i sada događa ispod naših nogu u Zemljinoj jezgri.

Inženjeri iz Laboratorija primijenjene fizike Johns Hopkins u Marylandu u SAD-u rade na spektrometru gama zraka i neutrona svemirske letjelice Psyche © Maxar

Kako jezgra zrači svoju energiju i učvršćuje se, dijelovi rezultirajuće čvrste mase željeza zadržavat će otisak tog magnetskog polja. “Ako pronađemo to jako magnetsko polje u Psihi, tada ćemo odmah znati da je ono bilo dio jezgre i onda možemo na tome nadograditi. Dakle, to bi bilo lijepo odmah odmah otkriti ”, kaže Elkins-Tanton.

Sigurno im je posao izrezan. Ne samo da moraju istražiti podrijetlo Psihe i pokušati objasniti problem nestalog plašta, postoji i obitelj meteorita koja je mogla doći iz istog matičnog tijela kao i Psiha. Zovu se CB hondriti i pokazuju vrlo visok postotak metala koji okružuje okrugle kapljice kamena. Jedna je ideja da su to "prskanja" iz istih sudara koji su otkrili Psihu.

Nevjerojatna je misao da nas misije poput Psihe dovode u situaciju da ispitamo pojas asteroida s takvom preciznošću da, ne samo da ćemo razumjeti opći proces stvaranja planeta, već ćemo i različita tijela moći povezati s određenim događajima i jedno drugo.

Druga nevjerojatna misao o ovoj misiji je priprema za neočekivano. Kao što Elkins-Tanton kaže, „Ono što ću ovdje dodati, a što uvijek dodam, jest da je gotovo sigurno sve što vam kažem trenutno pogrešno. I da će nas Psyche iznenaditi i pokazati nam da je to posve nešto sasvim drugo. "

A kad se sve kaže i učini, to je možda i najljepše u znanosti.