Астероїд Психея, космічний об’єкт, який привернув увагу вчених своєю незвичайною металевою оболонкою, можливо, колись мав активні отвори, що вивергали розплавлений метал. Таку гіпотезу висуває нове дослідження, опубліковане 31 липня у науковому виданні «Journal of Geophysical Research: Planets». Втім, це припущення справедливе лише за умови, що хімічний склад Психеї подібний до рідкісних, багатих на метал метеоритів. Це відкриття може пояснити загадкову природу металевого покриву цього небесного тіла.
Таємничий блиск Психеї
Психея, астероїд неправильної форми, який є частиною головного поясу астероїдів, що розташований між Марсом та Юпітером, виділяється серед своїх космічних побратимів незвичайним блиском. Вимірювання за допомогою радіолокаторів показують, що її поверхня в середньому відбиває майже третину сонячного світла, що робить її щонайменше вдвічі яскравішою за більшість інших астероїдів. Довідково: Головний пояс астероїдів – це тороподібна область Сонячної системи, що знаходиться між орбітами планет Марс та Юпітер, і містить мільйони астероїдів різного розміру.
Через надзвичайну відбивну здатність науковці раніше припускали, що Психея не просто значною мірою складається з металу, а є фактично оголеним, багатим на залізо серцем будівельного блоку планети. Самуель Курвіль, планетолог з Університету штату Аризона, описує Психею як «реліквію зорі Сонячної системи». Деякі експерти навіть оцінюють вартість її металів у приголомшливі 100 000 квадрильйонів доларів.
Однак ця блискуча зовнішність, можливо, є здебільшого поверхневою. У 2020 році розрахунки, що ґрунтувалися на оновлених оцінках маси та об’єму Психеї, свідчили про її щільність у межах від 3 700 до 4 100 кілограмів на кубічний метр. Хоча це щільніше, ніж у більшості астероїдів, показник становить лише близько половини очікуваної щільності, якби Психея повністю складалася із заліза та нікелю. Ці дані, разом з інформацією про теплове випромінювання поверхні, вказують на те, що хоча основна частина Психеї є переважно неметалевою, астероїд, ймовірно, володіє металевим покривом.
Залізне виверження: гіпотеза формування покриву
Вчені досі не мають однозначної відповіді на питання, як Психея отримала цю оболонку. Хоча існує безліч можливих пояснень, наразі найпопулярнішою є концепція фероволканізму. Довідково: Фероволканізм — це явище, подібне до звичайного вулканізму, але замість розплавленої породи «лавою» виступає розплавлений метал. Цей процес вперше був запропонований у 2019 році.
Ідея полягає в тому, що на ранніх етапах існування Психеї її металеве ядро застигало ззовні всередину, при цьому розплавлене внутрішнє ядро поступово збагачувалося легшими елементами. Різниця в щільності між твердою зовнішньою частиною та розплавленою внутрішньою частиною ядра могла створити достатній тиск, щоб остання прорвалася крізь верхню мантію та на поверхню астероїда, утворюючи отвори, що вивергали розплавлений метал.
Проте фероволканізм можливий лише за дуже специфічних хімічних складів, оскільки він значною мірою залежить від рівня тиску, що накопичується у внутрішньому ядрі. Дані, отримані з метеоритів — космічних каменів, що досягають поверхні Землі — допомагають звузити діапазон цих хімічних комбінацій.
Щоб визначити хімічний склад, який міг би сприяти утворенню залізовмісних отворів на Психеї, автори нового дослідження — Яап Йоррітсма, докторант Делфтського технологічного університету, та Він ван Вестренен, професор наук про Землю з Вільного університету в Амстердамі — створили комп’ютерні моделі астероїда. Довідково: Делфтський технологічний університет та Вільний університет в Амстердамі є провідними вищими навчальними закладами Нідерландів, відомими своїми дослідженнями в галузі інженерії та природничих наук.
Вони розглядали астероїд з хімічним складом, подібним до одного з трьох типів метеоритів: EH-хондритів (рідкісних, кам’яних метеоритів без заліза), H-хондритів (поширених, кам’яних метеоритів з помірною кількістю заліза) та мезосидеритів (рідкісних, багатих на залізо метеоритів). Потім дослідники провели симуляції, щоб з’ясувати, який хімічний склад був найсприятливішим для виникнення фероволканізму.
Майбутні дослідження та місія NASA
Дослідники виявили, що основна маса Психеї мала бути багата на такі метали, як залізо, оскільки низький вміст заліза призвів би до утворення крихітних ядер, у яких внутрішній тиск був би недостатнім для виштовхування магми. Це означає, що фероволканізм на Психеї, найімовірніше, відбувався, якщо вона містила велику кількість мезосидеритів. H-хондрити також могли призвести до виверження розплавленого металу, але лише за умови їхньої відносно високої щільності. Натомість EH-хондрити утворювали лише крихітні ядра, яким бракувало багатих на залізо зовнішніх шарів, що робить їх малоймовірною складовою частиною Психеї.
Вчені сподіваються, що поточна місія NASA під назвою Psyche надасть докази, що підтверджують їхні висновки. Космічний апарат, який має прибути до Психеї до липня 2029 року, проведе два роки, фотографуючи астероїд та збираючи спектроскопічні дані. Самуель Курвіль зазначає, що ці знімки покажуть, чи присутній поверхневий метал у великих оголеннях або потоках, що стало б визначальним індикатором того, що фероволканізм мав місце у минулому цього космічного тіла.
