Психея — это самый большой из всех металлических астероидов. По массе он входит в десятку самых больших тел Главного пояса астероидов. Недавно ученые попытались выяснить, как этот объект мог сформироваться, моделируя образование.
Гипотезы происхождения астероида Психея
Даже через 200 лет после открытия астероида 16 Психея астрономы продолжают гадать по поводу его формирования. Психея является десятым по массе астероида в Главном поясе между Марсом и Юпитером, а также самым известным металлическим астероидом, диаметр которого составляет 140 миль.
Миссия NASA Psyche прибудет в 2029 году, чтобы определить происхождение астероида. Психея может быть остаточным строительным блоком ранней планеты, раздробленным в результате жестоких столкновений, или фрагментом планеты, которая когда-то распалась, прежде чем лишиться своей каменной внешней мантии.
Другие гипотезы предполагают, что Психея является древним остатком, который либо изначально был богат металлами, либо стал смесью камня и металла после многочисленных столкновений с другими астероидами. Каждый сценарий имеет разные последствия для происхождения планет в ранней Солнечной системе.
Чтобы изучить эти возможности, ученые из Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны (LPL) провели моделирование, чтобы предсказать, как мог образоваться большой кратер вблизи северного полюса Психеи в соответствии с этими противоречивыми гипотезами.
Кратеры подсказывают
В исследовании, опубликованном в JGR Planets, команда описывает прогнозы, разработанные для помощи ученым в толковании данных, которые миссия NASA Psyche будет собирать по прибытии в 2029 году. В сочетании с наблюдениями космического аппарата эти прогнозы могут помочь окончательно раскрыть тайну состава Психеи.
«Большие ударные бассейны или кратеры проникают глубоко в астероид, что дает подсказки о том, из чего состоит его внутренняя часть, — сказала Намья Байджал, аспирантка LPL и первый автор статьи. — Симулируя образование одного из его крупнейших кратеров, мы смогли сделать проверочные прогнозы по общему составу Психеи, когда космический аппарат прибудет туда».
Менее 10 % астероидов в Главном поясе богаты металлами, и из них Психея — самый крупный. Однако, чтобы узнать, как этот металл распределен внутри астероида, ученым придется дождаться прибытия космического аппарата Psyche.
Одним из основных выводов ученых было то, что пористость — количество пустого пространства внутри астероида — играет значительную роль в формировании кратеров. Пористость часто игнорируется, потому что ее сложно учесть в моделях, но новые симуляции показывают, что она может сильно влиять на процесс удара и форму оставленных кратеров.
Сравнив эти смоделированные кратеры с тем, что будет наблюдать космический аппарат, ученые смогут исследовать, разделена ли внутренняя часть Психеи на слои камня и металла, или, наоборот, является смесью различных материалов.
Импактное происхождение Психеи
Если окажется, что Психея является обнаженной планетарной сердцевиной, где большая часть каменистой коры была снята, это откроет окно в насильственную стадию формирования планет, которую астрономы иначе не могут наблюдать.
«Мы исследовали две основные внутренние структуры Психеи, — сказала Байджал. — Одна из них представляет собой слоистую структуру с металлическим ядром и тонкой каменистой мантией, которая, вероятно, сформировалась в результате насильственного столкновения, снявшего внешние слои. Другая — это однородная смесь металла и силиката, образовавшаяся в результате более катастрофического удара, который все перемешал, как некоторые металлические метеориты, найденные на Земле».
Исследователи использовали лучшую модель формы Психеи, полученную из телескопических наблюдений, чтобы создать 3D цель. Они воспроизвели формирование конкретной впадины в модели, примерно 30 миль в диаметре и три мили в глубину, как симулированный удар, при котором Психея была поражена скоростями, типичными для столкновений в поясе астероидов — примерно три мили в секунду.
Команда варьировала размер виртуальных импакторов и тестировала две модели (металлическое ядро и смесь камня и металла), чтобы проверить, какой из них может воспроизвести известные размеры кратера. Каждый сценарий давал несколько разные формы кратера и схемы выброса материала.
В отличие от планет, многие астероиды не являются твердым камнем. Они могут содержать большое количество пустого пространства или раздробленного материала, оставшегося после прошлых столкновений. Команда учла эту пористость в своих моделях и обнаружила, что она оказывает существенное влияние не только на глубину и форму кратеров, но и на распределение выброшенного материала после удара.
Ожидание прибытия Psyche
Космический аппарат Psyche несет инструменты, предназначенные для изучения поверхности астероида, гравитационного поля, магнитного поля и состава. Кроме форм кратеров, зависящих от внутренней структуры и пористости, симуляции предусматривают другие наблюдаемые закономерности, включая вариации плотности, возникающие, когда удары сжимают внутреннюю часть астероида, и распределение металлических обломков, выброшенных на поверхность.
«Когда космический аппарат прибудет к Психее через несколько лет, геохимики, геологи и специалисты по моделированию в команде будут наблюдать за тем же объектом и пытаться интерпретировать то, что мы видим, — сказал Эрик Аспхауг, соавтор исследования. — Эта работа дает нам преимущество на старте».
По материалам phys.org
