Психея: железный гигант астероидов может быть менее железным, чем думали исследователи

Психея, которая вращается вокруг Солнца в поясе астероидов между Марсом и Юпитером, является крупнейшим из астероидов М-типа, которые состоят в основном из железа и никеля, в отличие от силикатных пород, которые составляют большинство других астероидов. Но при взгляде с Земли Психея посылает смешанные сигналы о своем составе.

Свет, который он отражает, говорит ученым, что поверхность действительно в основном металлическая. Это привело к предположению, что Психея может быть обнаженным железным ядром первичного планетарного тела — того, чья скалистая кора и мантия были разрушены древним столкновением. Однако измерения массы и плотности Психеи говорят о другом. То, как его гравитация тянет соседние тела, предполагает, что Психея гораздо менее плотная, чем должен быть гигантский кусок железа. Поэтому, если Psyche действительно полностью металлический, он должен быть очень пористым — немного похожим на гигантский шар из стальной ваты с почти равными частями пустого пространства и твердого металла.

«Что мы хотели сделать с этим исследованием, так это посмотреть, возможно ли для железного тела размером с Психею поддерживать эту почти 50% пористость», — сказала Фиона Николс-Флеминг, аспирант Брауна и ведущий автор исследования. «Мы обнаружили, что это очень маловероятно».

Для исследования, опубликовано в Письма о геофизических исследованиях, Николс-Флеминг работал с Алексом Эвансом, доцентом Брауна, и профессорами Пердью Брэндоном Джонсоном и Майклом Сори. Команда создала компьютерную модель, основанную на известных тепловых свойствах металлического железа, чтобы оценить, как пористость большого железного тела будет развиваться с течением времени.

Модель показывает, что для того, чтобы оставаться высокопористой, внутренняя температура Психеи должна была бы остыть ниже 800 Кельвинов очень скоро после ее формирования. При температурах выше этого железо было бы настолько податливым, что собственная гравитация Психеи разрушила бы большую часть порового пространства внутри своей массы. Основываясь на том, что известно об условиях в ранней Солнечной системе, исследователи говорят, что крайне маловероятно, что тело размером с Психею — около 140 миль в диаметре — могло так быстро остыть.

Кроме того, любое событие, которое, возможно, добавило пористости Психее после ее формирования — например, массивное воздействие — вероятно, также нагрело бы Психею выше 800 К. Таким образом, любая вновь введенная пористость вряд ли продлилась бы долго.

Взятые вместе, результаты показывают, что Психея, вероятно, не является пористым, полностью железным телом, заключают исследователи. Скорее всего, он содержит скрытый скалистый компонент, который снижает его плотность. Но если у Психеи есть скалистый компонент, почему ее поверхность выглядит такой металлической, если смотреть с Земли? Есть несколько возможных объяснений, говорят исследователи.

Одной из таких возможностей является ферровулканизм — извержение железа вулканами. Возможно, говорят исследователи, что Психея на самом деле является дифференцированным телом со скалистой мантией и железным ядром. Но широко распространенная ферровулканическая активность, возможно, вывела большое количество ядра Психеи на поверхность, поместив железное покрытие на его скалистую мантию. Предыдущие исследования Джонсона и Эванса показали, что ферровулканизм возможен на таком теле, как Психея.

Как бы то ни было, ученые скоро получат гораздо более четкую картину этого загадочного астероида. Позже в этом году НАСА планирует запустить космический корабль, который встретится с Психеей после четырехлетнего путешествия к поясу астероидов.

«Миссия захватывающая, потому что Психея — такая странная и загадочная вещь», — сказал Николс-Флеминг. «Таким образом, все, что найдет миссия, будет действительно важными новыми точками данных для Солнечной системы».