Загадка астероида Психея: металл или просто отражение?
Астероид Психея мог когда-то иметь вулканы, выбрасывающие расплавленный металл, но только если он химически похож на редкие метеориты, богатые металлом, сообщает новое исследование. Эта работа, опубликованная 31 июля в Журнале геофизического исследования: Планеты, может объяснить, почему этот космический объект имеет необычное металлическое покрытие.
Астероид Психея, имеющий форму картофелины и находящийся в основном поясе астероидов между Марсом и Юпитером, выделяется своей яркостью. Радарные измерения показывают, что в среднем его поверхность отражает почти треть солнечного света, что делает его как минимум вдвое более отражающим, чем большинство астероидов.
Учёные предположили, что Психея — это не просто металлический объект, а, возможно, открытая богатая железом сердцевина планетного строительного блока. Сэмюэль Курвилл, планетарный учёный из Университета штата Аризона, описал Психею в письме для Live Science как «реликт с рассвета солнечной системы». Некоторые оценили стоимость его металлов в колоссальные 100 квадриллионов долларов.
Тем не менее, эта блеск может быть лишь поверхностным. В 2020 году расчёты, основанные на обновлённых оценках массы и объёма Психеи, показали, что плотность астероида составляет от 231 до 256 фунтов на кубический фут (от 3,700 до 4,100 килограммов на кубический метр). Хотя это больше, чем у большинства астероидов, это только половина ожидаемой плотности, если бы Психея состояла полностью из железа и никеля. Это, вместе с данными о теплоиспускании поверхности, указывает на то, что хотя основная часть Психеи в значительной степени неметаллическая, астероид, вероятно, имеет металлический слой.
Учёные всё ещё не уверены, как Психея обрела это покрытие. Хотя существует множество явлений, которые могли бы быть ответственными, на данный момент наибольшую популярность имеет ферровулканизм. «Ферровулканизм похож на обычный вулканизм, но вместо расплавленной породы ‘лава’ состоит из расплавленного металла», — сказал Курвилл, не участвовавший в новом исследовании.
Идея о том, что во время юности Психея её металлическое ядро затвердевало снаружи, предложена ещё в 2019 году. В соответствии с этой теорией, расплавленное внутреннее ядро стало постепенно обогащаться более легкими элементами. Разница в плотности между твёрдой оболочкой ядра и расплавленным внутренним ядром могла создать достаточно давления, чтобы оно прорвалось в верхнюю мантии и на поверхность астероида, создавая вентили, выбрасывающие расплавленный металл.
Однако ферровулканизм может осуществляться только при определённых химических составах, так как сильно зависит от того, насколько давление накапливается в внутреннем ядре. Данные о метеоритах — космических камнях, падающих на Землю, помогают сузить диапазон этих химических комбинаций.
Чтобы определить химию, которая могла бы привести к образованию железосодержащих вентили Психеи, авторы нового исследования — Яп Юритсма, аспирант Дельфтского технологического университета, и Вим ван Вестренен, профессор наук о Земле в Врие университете в Амстердаме — создали компьютерные модели астероида.
Они предположили, что химический состав Психеи похож на один из трёх типов метеоритов: EH-хондриты (редкие, каменные метеориты без железа), H-хондриты (обычные, каменные метеориты с умеренным содержанием железа) и мезосидериты (редкие, железосодержащие метеориты). Затем исследователи провели симуляции, чтобы выяснить, какой химический состав был наиболее благоприятен для возникновения ферровулканизма.
Они обнаружили, что Психея должна быть богата металлами, такими как железо, поскольку низкое содержание железа привело бы к образованию мелких ядер, в которых внутреннее давление недостаточно для выброса магмы. Это означало, что Психея была наиболее вероятным кандидатом на ферровулканизм, если бы в её составе содержались большие количества мезосидеритов. H-хондриты также могли бы привести к выбросу расплавленного металла, но только при условии, что они имели бы относительно высокую плотность. В противоположность этому, EH-хондриты производили лишь мелкие ядра, которые не имели железосодержащих оболочек, что делало их маловероятными кандидатами на состав Психеи.
Исследователи ожидают, что текущая миссия NASA по изучению Психеи предоставит доказательства, подтверждающие их выводы. Космический аппарат должен достичь Психеи в июле 2029 года и проведёт два года, фотографируя астероид и собирая спектроскопические данные. Курвилл отметил, что эти снимки покажут, содержится ли металлический материал в больших обнажениях или потоках, что указывает на то, что ферровулканизм имел место в прошлом этого космического объекта.
