Rock

Η ποικίλη επιφάνεια υποδηλώνει μια δυναμική ιστορία, η οποία θα μπορούσε να περιλαμβάνει μεταλλικές εκρήξεις, κρούσεις από αστεροειδείς και έναν χαμένο βραχώδη μανδύα — ScienceDaily

Αργότερα αυτό το έτος, η NASA πρόκειται να εκτοξεύσει έναν ανιχνευτή στο μέγεθος ενός γηπέδου τένις στη ζώνη των αστεροειδών, μια περιοχή μεταξύ των τροχιών του Άρη και του Δία όπου υπολείμματα του πρώιμου ηλιακού συστήματος κυκλώνουν τον ήλιο. Μόλις μπει στη ζώνη των αστεροειδών, το διαστημόπλοιο θα μηδενίσει την Ψυχή, έναν μεγάλο, πλούσιο σε μέταλλα αστεροειδή που πιστεύεται ότι είναι ο αρχαίος πυρήνας ενός πρώιμου πλανήτη. Ο ανιχνευτής, που πήρε το όνομά του από τον αστεροειδή στόχο του, θα περάσει στη συνέχεια σχεδόν δύο χρόνια περιφέροντας και αναλύοντας την επιφάνεια της Ψυχής για ενδείξεις για το πώς εξελίχθηκαν τα πρώτα πλανητικά σώματα.

Πριν από την αποστολή, της οποίας ηγείται η κύρια ερευνήτρια Lindy Elkins-Tanton ’87, SM ’87, PhD ’02, πλανητολόγοι στο MIT και αλλού έδωσαν τώρα μια κλεφτή ματιά του τι μπορεί να δει το διαστημόπλοιο Psyche όταν φτάσει στον προορισμό του .

Σε μια εφημερίδα που εμφανίζεται σήμερα στο Journal of Geophysical Research: Planets, η ομάδα παρουσιάζει τους πιο λεπτομερείς χάρτες των επιφανειακών ιδιοτήτων του αστεροειδούς μέχρι σήμερα, με βάση τις παρατηρήσεις που έγιναν από μια μεγάλη σειρά επίγειων τηλεσκοπίων στη βόρεια Χιλή. Οι χάρτες αποκαλύπτουν τεράστιες περιοχές πλούσιες σε μέταλλα που σαρώνουν την επιφάνεια του αστεροειδούς, μαζί με μια μεγάλη κοιλότητα που φαίνεται να έχει διαφορετική υφή επιφάνειας μεταξύ του εσωτερικού και του χείλους του. αυτή η διαφορά θα μπορούσε να αντανακλά έναν κρατήρα γεμάτο με λεπτότερη άμμο και περιφραγμένο με πιο βραχώδη υλικά.

Συνολικά, η επιφάνεια του Psyche βρέθηκε να ποικίλλει εκπληκτικά ως προς τις ιδιότητές του.

Οι νέοι χάρτες υπονοούν την ιστορία του αστεροειδούς. Οι βραχώδεις περιοχές του θα μπορούσαν να είναι υπολείμματα ενός αρχαίου μανδύα — παρόμοια σε σύνθεση με το βραχώδες εξώτατο στρώμα της Γης, τον Άρη και τον αστεροειδή Vesta — ή το αποτύπωμα προηγούμενων κρούσεων από διαστημικούς βράχους. Τέλος, οι κρατήρες που περιέχουν μεταλλικό υλικό υποστηρίζουν την ιδέα που προτάθηκε από προηγούμενες μελέτες ότι ο αστεροειδής μπορεί να είχε βιώσει πρώιμες εκρήξεις μεταλλικής λάβας καθώς ψύχθηκε ο αρχαίος πυρήνας του.

«Η επιφάνεια της Ψυχής είναι πολύ ετερογενής», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας Saverio Cambioni, ο διακεκριμένος μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Crosby στο Τμήμα Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών Επιστημών του MIT (EAPS). “Είναι μια εξελιγμένη επιφάνεια και αυτοί οι χάρτες επιβεβαιώνουν ότι οι πλούσιοι σε μέταλλα αστεροειδείς είναι ενδιαφέροντες, αινιγματικοί κόσμοι. Είναι ένας ακόμη λόγος για να ανυπομονούμε για την αποστολή Psyche να πάει στον αστεροειδή.”

Οι συν-συγγραφείς του Cambioni είναι η Katherine de Kleer, επίκουρη καθηγήτρια πλανητικής επιστήμης και αστρονομίας στο Caltech, και ο Michael Shepard, καθηγητής περιβαλλοντικών, γεωγραφικών και γεωλογικών επιστημών στο Πανεπιστήμιο Bloomsburg.

Ισχύς τηλεσκοπίου

Η επιφάνεια του Psyche έχει αποτελέσει το επίκεντρο πολλών προηγούμενων προσπαθειών χαρτογράφησης. Οι ερευνητές παρατήρησαν τον αστεροειδή χρησιμοποιώντας διάφορα τηλεσκόπια για να μετρήσουν το φως που εκπέμπεται από τον αστεροειδή σε υπέρυθρα μήκη κύματος, τα οποία μεταφέρουν πληροφορίες για τη σύνθεση της επιφάνειας της Ψυχής. Ωστόσο, αυτές οι μελέτες δεν μπόρεσαν να επιλύσουν χωρικά διακυμάνσεις στη σύνθεση στην επιφάνεια.

Ο Cambioni και οι συνάδελφοί του μπόρεσαν να δουν το Psyche με πιο λεπτομέρεια, σε ανάλυση περίπου 20 μιλίων ανά pixel, χρησιμοποιώντας τη συνδυασμένη ισχύ των 66 ραδιοφωνικών κεραιών της συστοιχίας Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) στη βόρεια Χιλή. Κάθε κεραία του ALMA μετρά το φως που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο σε μήκη κύματος χιλιοστών, εντός μιας περιοχής που είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία και ορισμένες ηλεκτρικές ιδιότητες των επιφανειακών υλικών.

«Τα σήματα των κεραιών ALMA μπορούν να συνδυαστούν σε ένα συνθετικό σήμα που ισοδυναμεί με ένα τηλεσκόπιο με διάμετρο 16 χιλιομέτρων (10 μίλια)», λέει ο de Kleer. «Όσο μεγαλύτερο είναι το τηλεσκόπιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση».

Στις 19 Ιουνίου 2019, η ALMA εστίασε ολόκληρη τη συστοιχία της στην Ψυχή καθώς περιφερόταν και περιστρεφόταν εντός της ζώνης των αστεροειδών. Ο De Kleer συνέλεξε δεδομένα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου και τα μετέτρεψε σε έναν χάρτη θερμικών εκπομπών σε όλη την επιφάνεια του αστεροειδούς, τον οποίο ανέφερε η ομάδα σε μια μελέτη του 2021. Αυτά τα ίδια δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν από τον Shepard για την παραγωγή του πιο πρόσφατου μοντέλου σχήματος 3D υψηλής ανάλυσης του Psyche, το οποίο επίσης δημοσιεύτηκε το 2021.

Να πιάσω ένα ματς

Στη νέα μελέτη, ο Cambioni έκανε προσομοιώσεις του Psyche για να δει ποιες ιδιότητες επιφάνειας θα μπορούσαν να ταιριάζουν καλύτερα και να εξηγήσει τις μετρούμενες θερμικές εκπομπές. Σε κάθε ένα από τα εκατοντάδες προσομοιωμένα σενάρια, έθεσε την επιφάνεια του αστεροειδούς με διαφορετικούς συνδυασμούς υλικών, όπως περιοχές με διαφορετική αφθονία μετάλλων. Μοντελοποίησε την περιστροφή του αστεροειδούς και μέτρησε πώς τα προσομοιωμένα υλικά στον αστεροειδή θα εκπέμπουν θερμικές εκπομπές. Στη συνέχεια, η Cambioni αναζήτησε τις προσομοιωμένες εκπομπές που ταίριαζαν καλύτερα με τις πραγματικές εκπομπές που μετρήθηκαν από την ALMA. Αυτό το σενάριο, σκέφτηκε, θα αποκάλυπτε τον πιο πιθανό χάρτη των υλικών της επιφάνειας του αστεροειδούς.

«Εκτελέσαμε αυτές τις προσομοιώσεις ανά περιοχή, ώστε να μπορέσουμε να εντοπίσουμε διαφορές στις ιδιότητες της επιφάνειας», λέει ο Cambioni.

Η μελέτη παρήγαγε λεπτομερείς χάρτες των επιφανειακών ιδιοτήτων του Psyche, δείχνοντας ότι η πρόσοψη του αστεροειδούς πιθανότατα καλύπτεται από μεγάλη ποικιλία υλικών. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι, συνολικά, η επιφάνεια του Psyche είναι πλούσια σε μέταλλα, αλλά η αφθονία των μετάλλων και των πυριτικών αλάτων ποικίλλει σε όλη την επιφάνειά του. Αυτό μπορεί να είναι μια περαιτέρω υπόδειξη ότι, νωρίς στον σχηματισμό του, ο αστεροειδής μπορεί να είχε έναν πλούσιο σε πυριτικό μανδύα που έκτοτε έχει εξαφανιστεί.

Βρήκαν επίσης ότι, καθώς ο αστεροειδής περιστρέφεται, το υλικό στο κάτω μέρος μιας μεγάλης κοιλότητας – πιθανότατα ενός κρατήρα – αλλάζει τη θερμοκρασία πολύ πιο γρήγορα από το υλικό κατά μήκος του χείλους. Αυτό υποδηλώνει ότι ο πυθμένας του κρατήρα καλύπτεται από «λίμνες» λεπτόκοκκου υλικού, όπως η άμμος στη Γη, η οποία θερμαίνεται γρήγορα, ενώ τα χείλη του κρατήρα αποτελούνται από πιο βραχώδη, πιο αργά προς ζεστά υλικά.

«Έχουν παρατηρηθεί λίμνες από λεπτόκοκκα υλικά σε μικρούς αστεροειδείς, των οποίων η βαρύτητα είναι αρκετά χαμηλή ώστε οι κρούσεις να τινάζουν την επιφάνεια και να προκαλούν τη συγκέντρωση λεπτότερων υλικών», λέει ο Cambioni. «Αλλά η Ψυχή είναι ένα μεγάλο σώμα, οπότε αν συσσωρευτούν λεπτόκοκκα υλικά στο κάτω μέρος της κατάθλιψης, αυτό είναι ενδιαφέρον και κάπως μυστηριώδες».

“Αυτά τα δεδομένα δείχνουν ότι η επιφάνεια του Psyche είναι ετερογενής, με πιθανές αξιοσημείωτες παραλλαγές στη σύνθεση”, λέει η Simone Marchi, επιστήμονας στο Southwest Research Institute και συν-ερευνήτρια στην αποστολή Psyche της NASA, η οποία δεν συμμετείχε στην τρέχουσα μελέτη. “Ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της αποστολής Psyche είναι να μελετήσει τη σύνθεση της επιφάνειας του αστεροειδούς χρησιμοποιώντας τις ακτίνες γάμμα και το φασματόμετρο νετρονίων και μια έγχρωμη απεικόνιση. Έτσι, η πιθανή παρουσία ετερογενειών σύνθεσης είναι κάτι που η Ομάδα Επιστήμης της Ψυχής είναι πρόθυμη να μελετήσει περισσότερο.”

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε από την EAPS Crosby Distinguished Post-doctoral Fellowship, και εν μέρει από το Ίδρυμα Heising-Simons.

.

About the author

admin

Leave a Comment