28 марта, 2024

Orsk.today

Будьте в курсе последних событий в России благодаря новостям Орска, эксклюзивным видеоматериалам, фотографиям и обновленным картам.

Asteroid Psyche Composition

Невероятные новые карты психики астероидов раскрывают древний мир металла и рока

Астрономы Массачусетского технологического института и других организаций нанесли на карту состав астероида Психея, обнаружив поверхность из металла, песка и камня. Кредит: скриншот из НАСА

Разнообразная поверхность астероида Психея предполагает динамическую историю, которая может включать извержения полезных ископаемых, эффекты сотрясения астероида и отсутствие каменистой мантии.

Позже в этом годуИ[{» attribute=»»>NASA is set to launch a probe the size of a tennis court to the asteroid belt, a region between the orbits of Mars and Jupiter where remnants of the early solar system orbit the sun. Once within the asteroid belt, the spacecraft will zero in on Psyche, a large, metal-rich asteroid that is thought to be the ancient core of an early planet. The probe, named after its asteroid target, will then spend close to two years orbiting and analyzing Psyche’s surface for clues to how early planetary bodies evolved.

Ahead of the mission, which is led by principal investigator Lindy Elkins-Tanton ’87, SM ’87, PhD ’02, planetary scientists at MIT and elsewhere have now provided a sneak peek of what the Psyche spacecraft might see when it reaches its destination.

In a paper published on June 15, 2022, in the Journal of Geophysical Research: Planets, the planetary science team presents the most detailed maps of the asteroid’s surface properties to date, based on observations taken by a large array of ground telescopes in northern Chile. The maps reveal vast metal-rich regions sweeping across the asteroid’s surface, along with a large depression that appears to have a different surface texture between the interior and its rim; this difference could reflect a crater filled with finer sand and rimmed with rockier materials.

Psyche Spacecraft at the Asteroid Psyche (Illustration)

This illustration, updated in April 2022, depicts NASA’s Psyche spacecraft. Set to launch in August 2022, the Psyche mission will explore a metal-rich asteroid of the same name that lies in the main asteroid belt between Mars and Jupiter. The spacecraft will arrive in early 2026 and orbit the asteroid – also shown in this illustration – for nearly two years to investigate its composition. Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU

Overall, Psyche’s surface was found to be surprisingly varied in its properties.

The new maps hint at the asteroid’s history. Its rocky regions could be vestiges of an ancient mantle — similar in composition to the rocky outermost layer of Earth, Mars, and the asteroid Vesta — or the imprint of past impacts by space rocks. Finally, craters that contain metallic material support the idea proposed by previous studies that the asteroid may have experienced early eruptions of metallic lava as its ancient core cooled.

“Psyche’s surface is very heterogeneous,” says lead author Saverio Cambioni, the Crosby Distinguished Postdoctoral Fellow in MIT’s Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). “It’s an evolved surface, and these maps confirm that metal-rich asteroids are interesting, enigmatic worlds. It’s another reason to look forward to the Psyche mission going to the asteroid.”

Cambioni’s co-authors are Katherine de Kleer, assistant professor of planetary science and astronomy at Caltech, and Michael Shepard, professor of environmental, geographical, and geological sciences at Bloomsburg University.

Telescope Power

The surface of Psyche has been a focus of numerous previous mapping efforts. Researchers have observed the asteroid using various telescopes to measure light emitted from the asteroid at infrared wavelengths, which carry information about Psyche’s surface composition. However, these studies could not spatially resolve variations in composition over the surface.

Cambioni and his colleagues instead were able to see Psyche in finer detail, at a resolution of about 20 miles per pixel, using the combined power of the 66 radio antennas of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in northern Chile. Each antenna of ALMA measures light emitted from an object at millimeter wavelengths, within a range that is sensitive to temperature and certain electrical properties of surface materials.

“The signals of the ALMA antennas can be combined into a synthetic signal that’s equivalent to a telescope with a diameter of 16 kilometers (10 miles),” de Kleer says. “The larger the telescope, the higher the resolution.”

On June 19, 2019, ALMA focused its entire array on Psyche as it orbited and rotated within the asteroid belt. De Kleer collected data during this period and converted it into a map of thermal emissions across the asteroid’s surface, which the team reported in a 2021 study. Those same data were used by Shepard to produce the most recent high-resolution 3D shape model of Psyche, also published in 2021.

https://www.youtube.com/watch?v=NoLRfsMRO-о
Слева на этой карте показаны характеристики поверхности Психеи, от песчаных (фиолетовый/низкий) до каменистых (желтый/высокий) областей. На карте справа показано изобилие полезных ископаемых на Психеи, от низкого (фиолетовый) до высокого (желтый).

догнать матч

В новом исследовании Камбиони запустил моделирование Psyche, чтобы выяснить, какие свойства поверхности могут лучше всего соответствовать и объяснить измеренное тепловыделение. В каждом из сотен смоделированных сценариев он наносил на карту поверхность астероида с различными комбинациями материалов, например, области с разным содержанием полезных ископаемых. Он смоделировал вращение астероида и измерил, как смоделированные материалы на астероиде будут излучать тепло. Затем Кампионе искал смоделированные выбросы, которые лучше всего соответствовали фактическим выбросам, измеренным ALMA. Этот сценарий, по его мнению, покажет наиболее вероятную карту материала поверхности астероида.

«Мы запускали эти симуляции регион за регионом, пока не смогли определить различия в свойствах поверхности», — говорит Кампионе.

В ходе исследования были составлены подробные карты свойств поверхности Психеи, показывающие, что поверхность астероида, вероятно, покрыта большим разнообразием материалов. Исследователи подчеркнули, что поверхность Психеи в целом богата минералами, но обилие минералов и силикатов варьируется в зависимости от ее поверхности. Это может быть еще одним намеком на то, что астероид в начале своего формирования мог иметь мантию, богатую силикатами, которая с тех пор исчезла.

Они также обнаружили, что по мере обращения астероида материал на дне большой впадины — вероятно, кратера — менял температуру намного быстрее, чем материал по краям. Это указывает на то, что дно кратера покрыто «лужицами» мелкозернистого материала, подобного песку на земле, который быстро нагревается, тогда как края кратера состоят из более медленного и теплого каменистого материала.

«Пруды мелкозернистого материала были замечены на небольших астероидах, их гравитация достаточно низка, чтобы сотрясать поверхность, вызывая скопление более мелкого материала», — говорит Кампионе. «Но Психея — большое тело, поэтому, если на дне впадины скапливается мелкозернистый материал, это довольно интересно и загадочно».

«Эти данные показывают, что поверхность Психеи неоднородна, с заметными различиями в составе», — говорит Симона Марчи, ученый из Юго-Западного исследовательского института и со-исследователь миссии НАСА «Психея», которая не участвовала в текущем исследовании. «Одной из основных целей миссии Psyche является изучение состава поверхности астероида с помощью гамма-лучей, нейтронного спектрометра и цветного изображения. Таким образом, потенциальное присутствие композиционных генов — это то, что команда психологов стремится изучить дальше».

Ссылка: «Неоднородная поверхность астероида (16) Психея» Саверио Кампионе, Кэтрин де Клэр и Майкла Шеперда, 19 мая 2022 г., доступно здесь. Журнал геофизических исследований: планеты.
DOI: 10.1029/2021JE007091

Это исследование было поддержано EAPS Crosby Distinguished Postdoctoral Fellowship и частично Фондом Heising-Simons.

READ  Почему у Земли два магнитных полюса?