Eine Illustration des Asteroiden Psyche. (NASA/JPL-Caltech/ASU) Wenn Sie eine forensische Untersuchung des Sonnensystems durchführen möchten, sollten Sie sich auf den Weg zum Hauptziel machen Asteroid Gürtel dazwischen Mars Und Jupiter . Dort finden Sie uralte Gesteine aus der Frühzeit des Sonnensystems. Da draußen im kalten Vakuum des Weltraums, weit entfernt von der Sonne, sind Asteroiden von der Weltraumverwitterung weitgehend verschont.
Weltraumwissenschaftler bezeichnen Asteroiden – und ihre Meteoritenfragmente, die auf die Erde fallen – aufgrund der Beweise, die sie enthalten, manchmal als Zeitkapseln.
Besonders interessant ist der Asteroid Psyche, und die NASA schickt eine Mission, um den ungewöhnlichen Gesteinsbrocken zu untersuchen.
Im Vorfeld dieser Mission kombinierte ein Forscherteam Beobachtungen von Psyche mit einer Reihe von Teleskopen und erstellte eine Karte der Oberfläche des Asteroiden.
Astronomen teilen Asteroiden in drei Kategorien ein. Kohlenstoffhaltige Asteroiden oder Asteroiden vom Typ C sind die häufigste Art. Sie machen etwa 75 Prozent der bekannten Asteroiden aus und enthalten große Mengen Kohlenstoff. Der Kohlenstoff macht sie dunkel und sie haben eine geringe Albedo.
Silikathaltige Asteroiden oder Asteroiden vom Typ S sind der zweithäufigste Typ. Sie machen etwa 17 Prozent der bekannten Asteroiden aus und bestehen größtenteils aus Eisen- und Magnesiumsilikaten.
Metall- oder M-Typ-Asteroiden sind die seltensten Asteroidentypen und machen etwa 8 Prozent der bekannten Asteroiden aus. Sie scheinen mehr Metall zu enthalten als die anderen Asteroidentypen, und Wissenschaftler glauben, dass sie die Quelle von Eisenmeteoriten sind zur Erde fallen . Meteoriten vom Typ M waren eine der frühesten Eisenquellen in der Geschichte der Menschheit.
Psyche (16 Psyche) ist ein Asteroid vom Typ M. Er wird auch Zwergplanet genannt, weil er einen Durchmesser von etwa 220 Kilometern hat. Er wird als 16 Psyche bezeichnet, weil es der 16. entdeckte Kleinplanet war. (Größere Asteroiden wie Psyche werden auch als Kleinplaneten bezeichnet.)
Psyche wird wegen seines Reichtums an Eisen und Nickel manchmal als „Asteroid der Goldmine“ bezeichnet. Aber um es klarzustellen: Niemand glaubt, dass es reich an Gold ist.
Bilder von Psyche im sichtbaren Licht sagen uns nicht viel. Das VLT der Europäischen Südsternwarte hat einige Bilder des Asteroiden aufgenommen, die jedoch keine Details preisgaben.
Die Geschichte der Psyche ist eine Geschichte der Unsicherheit. Lange Zeit dachten Astronomen, es handele sich um den freigelegten Eisenkern eines viel größeren Körpers. In dieser Hypothese wurden durch eine starke Kollision oder eine Reihe von Kollisionen die Kruste und der Mantel des Körpers abgetragen.
Der größere Körper wäre vollständig differenziert gewesen und hätte einen Durchmesser von etwa 500 km (310 Meilen) gehabt. Da Kruste und Mantel verschwunden waren, blieb nur der eisenreiche Kern übrig.
Diese Idee geriet mit der Zeit in Ungnade, und die Astronomen beobachteten sie weiterhin. Es zeigte sich, dass es nicht dicht genug war, um aus massivem Eisen zu bestehen, und wahrscheinlich porös war.
Andere Forscher vermuteten, dass Psyche irgendwie zerstört wurde und sich dann als Mischung aus Metallen und Silikaten wieder zusammensetzte. Eine Studie ergab dass Psyche nicht so metallreich ist wie gedacht und eher ein Trümmerhaufen ist. In diesem Szenario lagerten Kollisionen mit häufiger vorkommenden Asteroiden vom Typ C eine Schicht aus Kohlenstoff und anderen Materialien auf der Oberfläche von Psyche ab.
Die exotischste Idee hinter Psyches Ursprung ist die ferro-vulkanische Idee. A Studie aus dem Jahr 2019 legte Beweise vor dass Psyche einst ein geschmolzener Klumpen war. In diesem Szenario kühlten die äußeren Schichten ab und bildeten Spannungsrisse, und der schwimmende geschmolzene Kern brach in Form von Eisenvulkanen aus.
Der einzige Weg, sicher herauszufinden, was Psyche ist, besteht darin, sie sich anzusehen. Das ist es also, was die NASA tut.
Die Mission heißt Psyche und soll irgendwann im Herbst 2022 starten. Die Raumsonde wird auf einen solarelektrischen Antrieb und ein schwerkraftunterstütztes Manöver mit dem Mars angewiesen sein, um 2026 in Psyche anzukommen.
Es wird 21 Monate damit verbringen, den Asteroiden zu untersuchen und dabei vier separaten Umlaufbahnen folgen, wobei jede aufeinanderfolgende näher als die vorherige ist.
Eine Illustration der Psyche-Sonde in der Nähe des Psyche-Asteroiden. ( NASA/JPL-Caltech/ASU )
Während es sich dem Asteroiden nähert, wird es sich auf andere wissenschaftliche Ziele konzentrieren.
Ein Forscherteam erstellte eine neue Karte der Oberfläche von Psyche, um die Vorbereitung der Mission zu erleichtern.
Die Karte ist in einem im veröffentlichten Artikel enthalten Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten . Der Titel lautet ' Die heterogene Oberfläche des Asteroiden (16) Psyche, ' und der Hauptautor ist Saverio Cambioni vom Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) des MIT.
„Die Oberfläche der Psyche ist sehr heterogen“, Cambioni sagte in einer Pressemitteilung. „Es handelt sich um eine entwickelte Oberfläche, und diese Karten bestätigen, dass metallreiche Asteroiden interessante rätselhafte Welten sind.“ „Ein weiterer Grund, sich auf die Psyche-Mission zum Asteroiden zu freuen.“
In dieser Studie verwendeten die Autoren die Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), um 16 Psyche besser zu betrachten. ALMA ist ein Radioteleskop, das aus 66 hochpräzisen Antennen besteht. Die einzelnen Antennen arbeiten zusammen als Interferometer mit hoher Auflösung.
ALMA arbeitet bei Wellenlängen, die von der Temperatur und einigen elektrischen Eigenschaften von Materialien auf der Oberfläche von Psyche abhängig sind.
„Die Signale der ALMA-Antennen können zu einem synthetischen Signal kombiniert werden, das einem Teleskop mit einem Durchmesser von 16 Kilometern (10 Meilen) entspricht.“ sagte Co-Autorin Katherine de Kleer, Assistenzprofessorin für Planetenwissenschaften und Astronomie am Caltech. „Je größer das Teleskop, desto höher die Auflösung.“
Die neue Karte basiert auf zwei Arten von Messungen. Einer ist thermische Trägheit , also wie lange ein Material braucht, um die Temperatur seiner Umgebung zu erreichen. Eine höhere thermische Trägheit bedeutet, dass es länger dauert.
Das zweite ist das Dielektrizitätskonstante . Die Dielektrizitätskonstante beschreibt, wie gut ein Material Wärme, Strom oder Schall leitet. Ein Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante leitet schlecht und ist ein guter Isolator und umgekehrt.
Die Forscher nutzten die ALMA-Beobachtungen zur thermischen Trägheit und Dielektrizitätskonstante und führten Hunderte von Simulationen durch, um herauszufinden, welche Materialkombinationen sie erklären könnten. „Wir haben diese Simulationen Bereich für Bereich durchgeführt, um Unterschiede in den Oberflächeneigenschaften zu erkennen“, sagt Cambioni sagt .
Reines Eisen hat eine unendliche Dielektrizitätskonstante. Durch die Messung der Dielektrizitätskonstante auf Psyche konnten die Forscher die Oberfläche kartieren und eisenreichere Regionen lokalisieren. Aufgrund seiner Dichte weist Eisen außerdem eine hohe thermische Trägheit auf.
Die Kombination von Messungen der thermischen Trägheit und der Dielektrizitätskonstante liefert also eine gute Vorstellung davon, welche Oberflächenregionen auf Psyche reich an Eisen und anderen Metallen sind.
Die Forscher nennen eine merkwürdige Besonderheit auf Psyche die Bravo-Golf-Region. Diese Region weist eine systematisch geringere thermische Trägheit auf als die Hochlandregionen. Die Region Bravo-Golf ist die Depression direkt rechts vom Nullmeridian des Asteroiden im Bild unten.
Warum weist ein niedrig gelegenes Gebiet eine geringere thermische Trägheit auf? Andere Studien zeigen, dass die Region auch vom Radar hell ist. Warum das? Die Forscher kamen auf drei Möglichkeiten.
Das Tiefland könnte metallreich sein, aber mit feinem, porösem Regolith bedeckt sein, was seine thermische Trägheit im Vergleich zu den mit gröberem Regolith bedeckten Hochländern verringert. Die thermische Trägheit nimmt mit der Partikelgröße zu. In diesem Szenario hätte sich feinkörniger Regolith im Tiefland angesammelt.
„Auf kleinen Asteroiden wurden Teiche aus feinkörnigem Material beobachtet, deren Schwerkraft so gering ist, dass Einschläge die Oberfläche erschüttern und dazu führen, dass sich feineres Material ansammelt“, so Cambioni sagte . „Aber Psyche ist ein großer Körper. Wenn sich also feinkörnige Materialien am Boden der Vertiefung ansammeln, ist das interessant und etwas mysteriös.“
Die zweite Hypothese besagt, dass das Oberflächenmaterial im Tiefland poröser ist als im Hochland. Mit zunehmender Porosität des Gesteins nimmt die thermische Trägheit ab. Auch Einschlagbrüche könnten das Tiefland durchlässiger machen.
Die dritte Hypothese besagt, dass das Tiefland über mehr silikatreiche Materialien verfügt als das Hochland, was ihm eine niedrigere Dielektrizitätskonstante verleiht als einige Gebiete des Hochlandes. Die Idee ist, dass die Bravo-Golf-Senke durch einen Einschlag mit einem silikatreichen Impaktor entstanden sein könnte und silikatreiche Rückstände zurückgelassen hat.
Insgesamt zeigt die Studie, dass die Oberfläche von 16 Psyche mit einer Vielzahl von Materialien bedeckt ist. Es ergänzt auch andere Beweise dafür, dass der Asteroid metallreich ist, obwohl die Häufigkeit von Metallen und Silikaten in den verschiedenen Regionen erheblich variiert.
Es deutet auch darauf hin, dass der Asteroid ein Überbleibsel eines differenzierten Körpers sein könnte, der seinen Mantel und seine Kruste vor langer Zeit verloren hat.
„Zusammenfassend liefern wir Beweise dafür, dass Psyche ein metallreicher Asteroid ist, dessen Oberfläche heterogen ist, sowohl Metall- als auch Silikatmaterialien aufweist und offenbar durch Einschläge entstanden ist“, so die Autoren daraus schließen .
Simone Marchi ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Southwest Research Institute und Co-Ermittlerin bei der Psyche-Mission der NASA. Marchi war an dieser Studie jedoch nicht beteiligt kommentiert über seine Bedeutung in einer Pressemitteilung. „Diese Daten zeigen, dass die Oberfläche von Psyche heterogen ist und möglicherweise bemerkenswerte Unterschiede in der Zusammensetzung aufweist.“ Eines der Hauptziele der Psyche-Mission ist die Untersuchung der Zusammensetzung der Asteroidenoberfläche mithilfe ihres Gammastrahlen- und Neutronenspektrometers sowie eines Farbbildgebers. Daher ist das Psyche Science Team bestrebt, das mögliche Vorhandensein kompositorischer Heterogenitäten weiter zu untersuchen.“
Es liegt an der Psyche-Mission der NASA, diese Ergebnisse genauer zu bestätigen.
Aber wenn man ein Raumschiff bis nach Psyche schickt, um es genauer zu verstehen, geht es um mehr als nur um Psyche selbst.
Wenn Psyche der übrig gebliebene Kern eines felsigen, differenzierten Planetesimals ist, verrät dies etwas über unseren Planeten und wie sich differenzierte Körper bilden. Wird es einige der gleichen leichten Elemente enthalten, die wir im Erdkern erwarten? Der Erdkern ist nicht dicht genug, um aus reinem Eisen und Nickel zu bestehen. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es leichtere Elemente wie Schwefel, Silizium, Sauerstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff enthält.
Die Psyche-Mission wird auch feststellen, ob der Asteroid unter stärker oxidierenden oder reduzierenden Bedingungen als im Erdkern entstanden ist. Das wird uns mehr über den Sonnennebel und die protoplanetare Scheibe erzählen.
Menschen bezeichnen Psyche manchmal als den Goldminen-Asteroiden, weil er so reich an Metallen ist. Ein Objekt dieser Größe würde eine enorme Menge Eisen enthalten, obwohl es unwahrscheinlich ist, dass dieser Wert in absehbarer Zeit realisiert oder zugänglich gemacht wird.
Aber wenn Wissen so wertvoll ist wie Eisen, dann könnte 16 Psyche immer noch eine Goldmine sein.
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .