Повеќе од две века по првото откривање на астероидот 16 Психа, научниците сè уште се обидуваат да откријат како настанал. Овој огромен објект се наоѓа во главниот астероиден појас меѓу Марс и Јупитер и важи за 10-тиот најмасивен астероид, како и за најголемиот познат објект составен претежно од метал. Неговата ширина изнесува околу 140 милји, односно приближно 225 километри.
Вселенското летало на НАСА, Psyche, е планирано да пристигне кај астероидот во 2029 година со цел да го разоткрие неговото потекло. Истражувачите претпоставуваат дека Психа може да биде остаток од рана планета распарчена во силни судири, или фрагмент од некогаш слоевито тело кое ја изгубило надворешната карпеста обвивка.
Други хипотези сугерираат дека Психа можеби од самиот почеток се формирала како метално богат објект, или пак 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
За да ги испитаат овие сценарија, научници од Лабораторијата за Месечина и планети на Универзитетот во Аризона изработиле симулации за да разберат како можел да се формира голем кратер близу северниот пол на Психа. Резултатите, објавени во списанието JGR Planets, даваат предвидувања што ќе им помогнат на истражувачите да ги толкуваат податоците што ќе ги собере мисијата на НАСА кога ќе пристигне.
Со комбинирање на овие симулации со реални набљудувања, научниците се надеваат конечно да утврдат од што е составен Психа.
„Големите ударни басени или кратери продираат длабоко во астероидот, па ни даваат индиции за тоа од што е направена неговата внатрешност“, рече Намја Бајал, докторантка во LPL и главна авторка на трудот. „Со симулирање на формирањето на еден од неговите најголеми кратери, успеавме да направиме проверливи предвидувања за вкупниот состав на Психа кога леталото ќе пристигне.“
Иако метално богатите астероиди сочинуваат помалку од 10% од главниот појас, Психа е најголемиот меѓу нив. Сепак, на истражувачите ќе им бидат потребни директни мерења од леталото за да разберат како тој метал е распределен низ неговата внатрешност.
Зошто порозноста е важна при судири
„Еден од нашите главни наоди беше дека порозноста — количината празен простор во астероидот — игра значајна улога во начинот на кој се формираат овие кратери“, рече Бајал. „Порозноста често се игнорира затоа што е тешко да се вклучи во моделите, но нашите симулации покажуваат дека може силно да влијае врз ударниот процес и врз обликот на кратерите што остануваат.“
Астероидите со повеќе внатрешни празнини имаат тенденција поефикасно да ја апсорбираат енергијата од ударот, што доведува до подлабоки и пострмни кратери и до помалку распрснат материјал на површината. Со споредување на симулираните карактеристики на кратерите со оние што ги забележува леталото, научниците ќе можат да тестираат дали внатрешноста на Психа е слоевита, со различни метални и карпести региони, или пак претставува похаотична мешавина од материјали.
Индиции за формирањето на планетите во раниот Сончев систем
Истражувачкиот тим го споредува својот пристап со разгледување на остатоци од напуштена пицерија. Психа и другите астероиди од главниот појас се сметаат за преостанати градежни блокови од процесот на создавање планети.
„Готвачите одамна си заминале, но можете да погледнете што останало — печките, остатоците од тесто, додатоците — и да извлечете заклучоци за тоа како биле направени пиците“, рече Ерик Асфог, професор во LPL и коавтор на студијата. „Не можеме да стигнеме до јадрата на Земјата, Марс или Венера, но можеби можеме да стигнеме до јадрото на ранен астероид.“
Ако Психа навистина е изложено јадро на поранешна планета, од која биле отстранети надворешните слоеви, тоа би понудило редок увид во насилна фаза од планетарната еволуција што инаку не може директно да се набљудува.
„Тестиравме две главни внатрешни структури за Психа“, рече Бајал. „Едната е слоевита структура со метално јадро и тенка карпеста мантија, која најверојатно би настанала ако силен судир ги отстранил надворешните слоеви. Другата е униформна мешавина од метал и силикат, создадена при поразорен удар што сè измешал, слично на некои метално богати метеорити пронајдени на Земјата.“
Моделирање на масивен удар врз Психа
Користејќи детални модели на обликот врз основа на телескопски податоци, истражувачите изработиле 3D-репрезентација на Психа и ја реконструирале појавата на голем кратер широк околу 30 милји и длабок три милји. Во симулациите, астероидот бил погоден со брзини типични за астероидниот појас, од околу три милји во секунда. Тие тестирале различни големини на ударното тело и споредиле два модели на внатрешна структура — метално јадро и мешавина од карпа и метал — за да видат кој најдобро одговара на набљудуваниот кратер.
„Утврдивме дека ударно тело со пречник од околу три милји би создало кратер со соодветни димензии“, рече Бајал. „Формирањето на кратерот е во согласност со двата сценарија за составот на Психа.“
За разлика од планетите, многу астероиди не се цврсти тела. Наместо тоа, често содржат скршен материјал и празнини од претходни судири. Со вклучување на порозноста во симулациите, истражувачите покажаа дека таа има големо влијание врз формирањето на кратерите и врз распределбата на остатоците 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 типови астероиди“, рече Адин Дентон, постдокторанд и уште еден коавтор на студијата.
Мисијата Psyche на НАСА и следните чекори
Леталото Psyche е опремено да ја мери површината на астероидот, неговата гравитација, магнетното поле и составот. Освен обликот на кратерите, симулациите предвидуваат и други карактеристики што научниците можат да ги бараат, како разлики во густината предизвикани од компресија на внатрешноста по ударот и распрснување на метално богат материјал по површината.
„Кога леталото ќе пристигне кај Психа за неколку години, геохемичарите, геолозите и моделарите во тимот сите ќе гледаат во ист објект и ќе се обидуваат да го протолкуваат она што го гледаме“, рече Асфог. „Оваа работа ни дава предност.“
Мисијата е предводена од Државниот универзитет на Аризона, а Линди Елкинс-Тантон од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, е главна истражувачка. Лабораторијата за млазен погон на НАСА, дел од Caltech во Пасадена, ги управува мисионските операции, системското инженерство и тестирањето. Платформата на вселенското летало ја изработи Maxar Technologies, сега Intuitive Machines, во Пало Алто, Калифорнија.
Psyche е 14-тата мисија избрана во рамките на програмата Discovery на НАСА, управувана од Центарот за вселенски летови Маршал во Хантсвил, Алабама. Програмата за лансирање на НАСА при Kennedy го изврши лансирањето.
