Φανταστείτε μια εποχή στο παρελθόν του Ηλιακού Συστήματος όπου οι αστεροειδείς δεν ήταν συμπαγείς βράχοι, αλλά στάγες λιωμένου σιδήρου. Ακούγεται περίεργο, αλλά αυτό μπορεί να ισχύει. Και στις σωστές συνθήκες, μερικοί από αυτούς τους αστεροειδείς θα είχαν βλάσει ηφαίστεια. Ένας από αυτούς τους αστεροειδείς, η Ψυχή, είναι ο προορισμός για αποστολή της NASA.
Αυτό είναι το συμπέρασμα στο οποίο οι επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Σάντα Κρουζ κατέληξαν σε μια νέα μελέτη που σύντομα θα δημοσιευτεί στο Geophysical Research Letters.
Οι επιστήμονες είναι ο Francis Nimmo, καθηγητής της Γης και των Πλανητικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Santa Cruz (UCSC), και απόφοιτος φοιτητής Jacob Abrahamams. Ξεκίνησαν αυτήν την έρευνα λόγω των σχεδίων της NASA να στείλει ένα διαστημικό σκάφος στον αστεροειδή Ψυχή. Η ψυχή είναι ένας μοναδικός αστεροειδής. Δεν είναι μόνο ο μεγαλύτερος αστεροειδής στο Ηλιακό μας Σύστημα, αλλά φαίνεται ότι είναι ο εκτεθειμένος πυρήνας σιδήρου και νικελίου ενός πρώιμου πλανήτη.
Στο χάος του πρώιμου ηλιακού συστήματος, κομμάτια βράχου συγκρούστηκαν και μερικές φορές συνδυάστηκαν. Με την πάροδο του χρόνου, σχημάτισαν μεγαλύτερα και μεγαλύτερα κομμάτια που τελικά σχηματίστηκαν στους βραχώδεις πλανήτες. Σε πλήρως σχηματισμένους πλανήτες όπως η Γη, ο πυρήνας του σιδήρου και του νικελίου θάβεται κάτω από πυριτικό φλοιό. Είναι το ίδιο σε όλους τους επίγειους πλανήτες και τα φεγγάρια και στους περισσότερους αστεροειδείς.
Αλλά ορισμένα πλανητικά πλάσματα θα είχαν υποστεί καταστροφικές συγκρούσεις και τα εξωτερικά στρώματά τους θα είχαν αφαιρεθεί, αφήνοντας τον εκτεθειμένο πυρήνα πλούσιο σε λιωμένο σίδηρο. Αυτός ο πυρήνας θα είχε κρυώσει στις ψυχρές θερμοκρασίες στο διάστημα, με την επιφάνεια πιθανώς να στερεοποιηθεί πρώτα. Αυτό πιστεύουν ότι συνέβη στην Ψυχή.
«Μια μέρα στράφηκε σε μένα και είπε,« Νομίζω ότι αυτά τα πράγματα θα εκραγούν ».
Καθηγητής Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetary Sciences.
Πριν από την αποστολή της NASA στην Ψυχή, ο Νίμο ενδιαφέρθηκε για τους μεταλλικούς αστεροειδείς. Ενδιαφερόταν για τη σύνθεσή τους, και ποια στοιχεία για αυτή τη σύνθεση θα μπορούσαν να παράσχουν οι μετεωρίτες εδώ στη Γη. Είχε μεταπτυχιακό φοιτητή Jacob Abrahams να τρέξει μερικά μοντέλα για το πώς σχηματίστηκαν και ψύχθηκαν οι αστεροειδείς.
Αποδεικνύεται, τουλάχιστον μερικοί από αυτούς τους αστεροειδείς θα είχαν υποστεί ηφαιστειακές εκρήξεις λειωμένου σιδήρου.
«Μια μέρα γύρισε σε μένα και είπε,« Νομίζω ότι αυτά τα πράγματα θα εκραγούν », είπε ο Νίμο σε δελτίο τύπου. "Δεν το είχα σκεφτεί ποτέ πριν, αλλά έχει νόημα γιατί έχετε ένα πλευστό υγρό κάτω από μια πυκνή κρούστα, οπότε το υγρό θέλει να φτάσει στην κορυφή."
Αυτά τα σιδηρο-ηφαίστεια δεν θα είχαν ξεσπάσει σε όλους αυτούς τους εκτεθειμένους πυρήνες αστεροειδείς. Θα έπρεπε να ήταν αρκετά τεράστια ώστε η επιφάνεια να κρυώσει και να στερεοποιηθεί γρήγορα, ενώ ο πυρήνας παρέμεινε λειωμένος. Αλλά δεν θα είχαν συμπεριφερθεί όλοι με αυτόν τον τρόπο.
"Σε ορισμένες περιπτώσεις, θα κρυσταλλώθηκε από το κέντρο έξω και δεν θα είχε ηφαιστειακό, αλλά μερικές θα κρυσταλλώθηκαν από πάνω προς τα κάτω, οπότε θα έχετε ένα συμπαγές φύλλο μετάλλου στην επιφάνεια με υγρό μέταλλο κάτω", δήλωσε ο Nimmo.
Σε αυτούς τους μεταλλικούς αστεροειδείς, η στερεοποιημένη κρούστα θα είχε συμπιέσει τον πλευστό, λιωμένο πυρήνα. Αυτό θα είχε κρατήσει το λιωμένο σίδερο κλειδωμένο στον πυρήνα. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, θα υπήρχαν αλλαγές στο φλοιό.
Η κρούστα θα κρυώσει, και η συμπίεση και η ψύξη θα έχουν σχηματίσει ρωγμές και σφάλματα στο φλοιό. Ο λειωμένος πυρήνας ήταν πιο ανθεκτικός και θα ήταν υπό πίεση. Καθώς δημιουργούνται ρωγμές και σφάλματα, το λιωμένο σίδερο θα είχε διαφύγει, δημιουργώντας σιδηρο-ηφαίστεια.
«… Τίποτα σαν την παχιά, παχύρρευστη λάβα που βλέπεις στη Χαβάη.»
Καθηγητής Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetary Sciences.
Δεν ξέρουμε πώς θα ήταν ακριβώς αυτά τα σιδηρο-ηφαίστεια. Ωστόσο, σύμφωνα με τους δύο ερευνητές, υπάρχουν τουλάχιστον δύο δυνατότητες. εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση του λιωμένου βράχου.
«Αν είναι κυρίως καθαρός σίδηρος, τότε θα έχετε εκρήξεις επιφανειακών ροών χαμηλού ιξώδους που απλώνονται σε λεπτά φύλλα, οπότε τίποτα σαν το παχύρρευστο ιξώδες ρέμα που βλέπετε στη Χαβάη», δήλωσε ο Abrahamams. «Στο άλλο άκρο, εάν υπάρχουν ελαφριά στοιχεία αναμεμιγμένα και αέρια που επεκτείνονται γρήγορα, θα μπορούσατε να έχετε εκρηκτικό ηφαιστειακό που μπορεί να αφήσει λάκκους στην επιφάνεια.»
Είναι απίθανο η αποστολή Ψυχής της NASA να μπορεί να δει σαφείς ενδείξεις για αυτόν τον σιδηρο-ηφαιστειακό. Όλα συνέβησαν δισεκατομμύρια χρόνια πριν, και συγκρούσεις και φθορά θα είχαν διαμορφώσει την επιφάνεια των αστεροειδών όπως η Ψυχή από τότε. «Δεν είναι ξεκάθαρο πώς θα μοιάζουν τώρα», είπε ο Αβραάμς.
Ωστόσο, ενδέχεται να υπάρχουν κάποια σημάδια αυτών των σιδηρο-ηφαιστείων. Μπορεί να υπάρχουν παραλλαγές στο χρώμα του υλικού στην επιφάνεια. Μπορεί ακόμη και να υπάρχουν μερικοί ηφαιστειακοί εξαεριστήρες. Αλλά μην περιμένετε κώνους λάβας.
Η αποστολή Ψυχή δεν αφορά αυστηρά την εύρεση στοιχείων ηφαιστειακής δραστηριότητας. έχει άλλους επιστημονικούς στόχους. Στην πραγματικότητα, σύμφωνα με τον Nimmo, το καλύτερο μέρος για να βρείτε αποδείξεις σιδηρο-ηφαιστειακής δραστηριότητας σε αστεροειδείς όπως η Ψυχή μπορεί να βρίσκονται σε μεταλλικούς αστεροειδείς εδώ στη Γη.
«Υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους μετεωρίτες, και τώρα που ξέρουμε τι ψάχνουμε, ενδέχεται να βρούμε στοιχεία ηφαιστείου», δήλωσε ο Νίμο. «Εάν το υλικό εκραγεί στην επιφάνεια, θα κρυώσει πολύ γρήγορα, κάτι που θα αντικατοπτριζόταν στη σύνθεση του μετεωρίτη. Και μπορεί να έχει τρύπες σε αυτό, αφήνοντας το αέριο. "
Το ζευγάρι των επιστημόνων παρουσίασε αυτά τα αποτελέσματα σε πρόσφατο συνέδριο σεληνιακής και πλανητικής επιστήμης και διαπίστωσε ότι μια άλλη ερευνητική ομάδα είχε καταλήξει στο ίδιο συμπέρασμα. Μια περίληψη των αποτελεσμάτων αυτής της ομάδας είναι εδώ.
Αυτά είναι ενδιαφέροντα αποτελέσματα, εν μέρει λόγω της εικόνας που ζωγραφίζουν. Ένας πλανητοειδής, ή ένας πρωτο-πλανήτης, που ταξιδεύει μέσα από το αρχαίο ηλιακό σύστημα, υφίσταται καταστροφική σύγκρουση. Η επιφάνεια αφαιρείται, αφήνοντας μόνο έναν λιωμένο πυρήνα. Η επιφάνεια κρυώνει, παγιδεύοντας τον λιωμένο πυρήνα από κάτω, μόνο για να διαφύγει σε σιδηρο-ηφαίστεια καθώς οι τάσεις αναγκάζουν ρωγμές στην επιφάνεια.
«Δεν είναι μια σοκαριστική ιδέα, αλλά ποτέ δεν σκεφτήκαμε ποτέ τον ηφαιστειακό σίδηρο στο παρελθόν, οπότε είναι κάτι νέο και ενδιαφέρον να ερευνήσουμε», δήλωσε ο Abrahamams.
Η αποστολή Ψυχή της NASA έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει το 2022. Το 2026 θα φτάσει στην Ψυχή, στη συνέχεια θα περάσει 21 μήνες σε τροχιά γύρω από τον αστεροειδή, χαρτογραφώντας τα επιφανειακά χαρακτηριστικά της και μελετώντας τις άλλες ιδιότητές της. Το διαστημικό σκάφος θα περιλαμβάνει διάφορα όργανα:
- Πολυφασματική απεικόνιση
- Φασματόμετρο Gamma Ray και Neutron
- Μαγνητόμετρο
- Έρευνα Επιστήμης Βαρύτητας X-Band
Η αποστολή Psyche θα δοκιμάσει επίσης ένα νέο σύστημα επικοινωνίας λέιζερ που ονομάζεται Deep Space Optical Communication (DSOC.)
Πηγές:
- Δελτίο Τύπου: Τα ηφαίστεια σιδήρου ενδέχεται να έχουν εκραγεί σε μεταλλικούς αστεροειδείς
- Ερευνητικό έγγραφο: Φεροβολικισμός: Ηφαιστειακός σίδηρος σε μεταλλικούς αστεροειδείς
- Επισκόπηση της Αποστολής Ψυχικής της NASA
