Астероид (16) Психея, уникальное небесное тело картофелеобразной формы, вращается в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Его поверхность отражает почти треть солнечного света, что делает его как минимум вдвое ярче большинства астероидов. Содержащиеся в нем металлы оцениваются в 100 000 квадриллионов долларов. Планетолог из Университета штата Аризона Сэмюэл Курвиль назвал его «реликтом зари Солнечной системы».
Изначально высокая отражательная способность Психеи привела ученых к гипотезе, что астероид представляет собой обнаженное железо-никелевое ядро протопланеты, оставшееся после древних столкновений. Однако данные, полученные в 2020 году, поставили эту теорию под сомнение. Расчеты показали, что плотность астероида составляет от 3700 до 4100 кг/м³, что примерно вдвое меньше ожидаемой плотности твердого металлического тела.
Эти данные привели к новой гипотезе: блеск Психеи — лишь «внешний лоск». Предполагается, что основная часть астероида неметаллическая, но он покрыт своего рода металлической мантией. Главным объяснением этого феномена стала теория ферровулканизма, впервые предложенная в 2019 году.
«Ферровулканизм — это как обычный вулканизм, только вместо расплавленной породы 'лава' представляет собой расплавленный металл», — объясняет Сэмюэл Курвиль. Механизм этого процесса заключается в том, что металлическое ядро астероида затвердевало снаружи внутрь. Оставшийся расплавленный внутренний слой обогащался более легкими элементами.
Разница в плотности между твердой внешней частью ядра и жидкой внутренней создавала колоссальное давление. В конечном итоге это давление заставляло расплавленный металл прорываться через вышележащую силикатную мантию и извергаться на поверхность астероида через вулканические жерла, покрывая его слоем застывшего металла.
Новое исследование под названием «Ограничения на возможность ферровулканизма на астероиде 16 Психея» проверило жизнеспособность этой гипотезы. Статья была опубликована онлайн 31 июля в журнале Journal of Geophysical Research: Planets. Её авторы — аспирант Делфтского технического университета Яп Йорритсма и профессор наук о Земле Амстердамского свободного университета Вин ван Вестренен.
Исследователи создали компьютерные модели Психеи, симулируя ее химический состав на основе трех различных типов метеоритов. Эти типы включали EH-хондриты (редкие каменные метеориты без железа), H-хондриты (распространенные каменные метеориты с умеренным содержанием железа) и мезосидериты (редкие, но богатые железом метеориты).
Результаты моделирования показали, что ферровулканизм наиболее вероятен, если химический состав Психеи схож с мезосидеритами. Высокое содержание железа в таком составе привело бы к образованию достаточно большого ядра, способного сгенерировать необходимое для извержений давление.
Модель, основанная на H-хондритах, также допускает возможность ферровулканизма, но только в том случае, если бы астероид обладал относительно высокой плотностью. Сценарий с составом, подобным EH-хондритам, был признан маловероятным, так как он привел бы к образованию слишком маленького ядра, неспособного создать давление для извержения металла.
Окончательное подтверждение или опровержение этой теории ожидается от миссии НАСА «Психея». Космический аппарат должен прибыть к астероиду к июлю 2029 года. Миссия продлится два года, в течение которых аппарат будет фотографировать поверхность и собирать спектроскопические данные.
Ключевой задачей миссии станет поиск прямых доказательств ферровулканизма. Ученые будут искать на поверхности Психеи крупные выходы или потоки застывшего металла, которые могли бы служить неопровержимым свидетельством того, что в далеком прошлом на этом уникальном астероиде извергались металлические вулканы.
Изображение носит иллюстративный характер
Изначально высокая отражательная способность Психеи привела ученых к гипотезе, что астероид представляет собой обнаженное железо-никелевое ядро протопланеты, оставшееся после древних столкновений. Однако данные, полученные в 2020 году, поставили эту теорию под сомнение. Расчеты показали, что плотность астероида составляет от 3700 до 4100 кг/м³, что примерно вдвое меньше ожидаемой плотности твердого металлического тела.
Эти данные привели к новой гипотезе: блеск Психеи — лишь «внешний лоск». Предполагается, что основная часть астероида неметаллическая, но он покрыт своего рода металлической мантией. Главным объяснением этого феномена стала теория ферровулканизма, впервые предложенная в 2019 году.
«Ферровулканизм — это как обычный вулканизм, только вместо расплавленной породы 'лава' представляет собой расплавленный металл», — объясняет Сэмюэл Курвиль. Механизм этого процесса заключается в том, что металлическое ядро астероида затвердевало снаружи внутрь. Оставшийся расплавленный внутренний слой обогащался более легкими элементами.
Разница в плотности между твердой внешней частью ядра и жидкой внутренней создавала колоссальное давление. В конечном итоге это давление заставляло расплавленный металл прорываться через вышележащую силикатную мантию и извергаться на поверхность астероида через вулканические жерла, покрывая его слоем застывшего металла.
Новое исследование под названием «Ограничения на возможность ферровулканизма на астероиде 16 Психея» проверило жизнеспособность этой гипотезы. Статья была опубликована онлайн 31 июля в журнале Journal of Geophysical Research: Planets. Её авторы — аспирант Делфтского технического университета Яп Йорритсма и профессор наук о Земле Амстердамского свободного университета Вин ван Вестренен.
Исследователи создали компьютерные модели Психеи, симулируя ее химический состав на основе трех различных типов метеоритов. Эти типы включали EH-хондриты (редкие каменные метеориты без железа), H-хондриты (распространенные каменные метеориты с умеренным содержанием железа) и мезосидериты (редкие, но богатые железом метеориты).
Результаты моделирования показали, что ферровулканизм наиболее вероятен, если химический состав Психеи схож с мезосидеритами. Высокое содержание железа в таком составе привело бы к образованию достаточно большого ядра, способного сгенерировать необходимое для извержений давление.
Модель, основанная на H-хондритах, также допускает возможность ферровулканизма, но только в том случае, если бы астероид обладал относительно высокой плотностью. Сценарий с составом, подобным EH-хондритам, был признан маловероятным, так как он привел бы к образованию слишком маленького ядра, неспособного создать давление для извержения металла.
Окончательное подтверждение или опровержение этой теории ожидается от миссии НАСА «Психея». Космический аппарат должен прибыть к астероиду к июлю 2029 года. Миссия продлится два года, в течение которых аппарат будет фотографировать поверхность и собирать спектроскопические данные.
Ключевой задачей миссии станет поиск прямых доказательств ферровулканизма. Ученые будут искать на поверхности Психеи крупные выходы или потоки застывшего металла, которые могли бы служить неопровержимым свидетельством того, что в далеком прошлом на этом уникальном астероиде извергались металлические вулканы.
