Повеќе од две века откако астероидот 16 Психа првпат бил забележан, научниците сè уште се обидуваат да откријат како настанал.
Психа се наоѓа во главниот астероиден појас меѓу Марс и Јупитер и е 10-тиот најмасивен астероид, како и најголем познат објект составен главно од метал. Неговата големина е околу 140 милји, односно приближно 225 километри. Вселенското летало Psyche на НАСА треба да пристигне во 2029 година со цел да го разоткрие неговото потекло.
Истражувачите претпоставуваат дека Психа може да биде остаток од рана планета распарчена во големи судири, или дел од некогаш слоевито тело што го загубило своето надворешно, карпесто обвивка. Други идеи сугерираат дека Психа можеби од самиот почеток се формирала како метално богато тело, или пак подоцна станала мешавина од карпа и метал по повеќекратни удари со други астероиди. Секоја од овие можности раскажува различна приказна за тоа како се формирале планетите во раниот Сончев систем.
Симулации на кратери за да се открие внатрешноста на Психа
За да ги истражат овие сценарија, научници од Лабораторијата за Месечина и планетарни истражувања при Универзитетот во Аризона изработиле симулации за да разберат како можел да настане голем кратер близу северниот пол на Психа. Нивните резултати, објавени во списанието JGR Planets, нудат предвидувања што ќе им помогнат на истражувачите да ги толкуваат податоците собрани од мисијата Psyche кога ќе пристигне кај астероидот. Со комбинирање на овие симулации со реални набљудувања, научниците се надеваат конечно да утврдат од што е составена Психа.
„Големите ударни базени или кратери навлегуваат длабоко во астероидот, што ни дава траги за тоа од што е направена неговата внатрешност“, вели Намја Бајал, докторанд во LPL и прва авторка на трудот. „Со симулирање на формирањето на еден од неговите најголеми кратери, можевме да направиме проверливи предвидувања за целокупниот состав на Психа кога леталото ќе пристигне.“
Иако метално богатите астероиди сочинуваат помалку од 10% од главниот појас, Психа е најголемиот меѓу нив. Сепак, истражувачите ќе имаат потреба од директни мерења од вселенското летало за да разберат како е распоредено тој метал низ внатрешноста на астероидот.
Зошто порозноста е важна при ударите во астероиди
„Едно од нашите главни откритија беше дека порозноста — односно количината празен простор во внатрешноста на астероидот — игра значајна улога во тоа како се формираат овие кратери“, вели Бајал. „Порозноста често се игнорира затоа што е тешко да се вклучи во моделите, но нашите симулации покажуваат дека може силно да го обликува ударниот процес и самиот кратер што останува.“
Астероидите со повеќе внатрешни празнини имаат тенденција поефикасно да ја апсорбираат енергијата од ударот, што води до подлабоки и пострмни кратери и до помалку исфрлен материјал на површината. Со споредување на симулираните карактеристики на кратерот со оние што ќе ги забележи леталото, научниците ќе можат да тестираат дали внатрешноста на Психа е слоевита, со одвоени метални и карпести региони, или пак е похаотична мешавина од материјали.
Траги за формирањето на планетите во раниот Сончев систем
Истражувачкиот тим го споредува својот пристап со испитување на остатоците од напуштена пицерија. Психа и другите астероиди од главниот појас се сметаат за преостанати градежни блокови од времето на формирањето на планетите. „Готвачите одамна си заминале, но можете да погледнете што останало зад нив — рерните, трошките од тесто, додатоците — и да извлечете заклучоци за тоа како се правеле пиците“, вели Ерик Асфог, професор во LPL и коавтор на студијата. „Не можеме да дојдеме до јадрата на Земјата, Марс или Венера, но можеби можеме да стигнеме до јадрото на еден ран астероид.“
Ако Психа навистина е оголено јадро на некогашна планета, од кое се откинати надворешните слоеви, тоа би понудило редок увид во насилен период од еволуцијата на планетите — фаза што инаку не може директно да се набљудува.
„Тестиравме две главни внатрешни структури за Психа“, вели Бајал. „Едната е слоевита структура со метално јадро и тенка карпеста мантија, која веројатно настанала ако силен судир ги отстранил надворешните слоеви. Другата е рамномерна мешавина од метал и силикат, создадена од покатастрофален удар што сè измешал, слично на некои метално богати метеорити пронајдени на Земјата.“
Моделирање на масивен удар врз Психа
Користејќи детални модели на обликот базирани на телескопски податоци, истражувачите изградиле 3D-репрезентација на Психа и ја реконструирале појавата на голем кратер со ширина од околу 30 милји и длабочина од три милји. Во симулациите, астероидот бил погоден со брзина типична за астероидниот појас — околу три милји во секунда. Тие тестирале различни големини на ударното тело и споредувале два модели на внатрешна структура (метално јадро и мешавина од карпа и метал) за да видат кој најдобро се совпаѓа со набљудуваниот кратер.
„Откривме дека ударно тело со големина од околу три милји би создало кратер со соодветни димензии“, вели Бајал. „Формирањето на кратерот е во согласност со двата сценарија за составот на Психа.“
За разлика од планетите, многу астероиди не се цврсти монолитни тела. Наместо тоа, тие често содржат скршен материјал и празнини од претходни судири. Со вклучување на порозноста во своите симулации, истражувачите покажале дека таа има големо влијание врз формирањето на кратери и врз тоа како се распоредува материјалот по ударот.
„Со прецизно третирање на обликот, порозноста и составот на Психа, оваа работа претставува вистинска пресвртница во нашата способност реалистично да симулираме удари во уникатни видови астероиди“, вели Адин Дентон, постдокторска истражувачка и коавторка на студијата.
Мисијата Psyche на НАСА и што следува
Вселенското летало Psyche е опремено да ги мери површината, гравитацијата, магнетното поле и составот на астероидот. Покрај формите на кратерите, симулациите предвидуваат и други карактеристики што научниците ќе можат да ги бараат, како што се разлики во густината предизвикани од компресија на внатрешноста по удар, како и распрснат метално богат материјал по површината.
„Кога леталото ќе пристигне кај Психа за неколку години, геохемичарите, геолозите и моделарите во тимот сите ќе го гледаат истиот објект и ќе се обидуваат да го протолкуваат она што го гледаме“, вели Асфог. „Оваа работа ни дава предност.“
Мисијата ја води Државниот универзитет во Аризона, а Линди Елкинс-Тантоn од Универзитетот Калифорнија во Беркли е главна истражувачка. Лабораторијата за млазен погон на НАСА, дел од Caltech во Пасадена, управува со операциите на мисијата, системското инженерство и тестирањето. Платформата на леталото е изработена од Maxar Technologies (сега Intuitive Machines) во Пало Алто, Калифорнија.
Psyche е 14-тата мисија избрана во рамките на НАСА Discovery Program, кој го управува Маршаловиот центар за вселенски летови во Хантсвил, Алабама. Програмата за лансирање на НАСА при Кенеди го изведе лансирањето.
