Психея — це найбільший з усіх металевих астероїдів. За масою він входить у десятку найбільших тіл Головного поясу астероїдів. Нещодавно науковці спробували з’ясувати, як цей об’єкт міг сформуватися, моделюючи утворення.
Гіпотези походження астероїда Психея
Навіть через 200 років після відкриття астероїда 16 Психея астрономи продовжують гадати щодо його формування. Психея є десятим за масою астероїдом у Головному поясі між Марсом і Юпітером, а також найбільшим відомим металевим астероїдом, діаметр якого становить 140 миль.
Місія NASA Psyche прибуде у 2029 році, щоб визначити походження астероїда. Психея може бути залишковим будівельним блоком ранньої планети, подрібненим внаслідок жорстоких зіткнень, або фрагментом планети, який колись розшарувався, перш ніж втратити свою кам’яну зовнішню мантію.
Інші гіпотези припускають, що Психея є давнім залишком, який або спочатку був багатим на метали, або став сумішшю каменю та металу після численних зіткнень з іншими астероїдами. Кожен сценарій має різні наслідки для походження планет у ранній Сонячній системі.
Щоб дослідити ці можливості, науковці Місячної та планетарної лабораторії Університету Аризони (LPL) провели моделювання, щоб передбачити, як великий кратер поблизу північного полюса Психеї міг утворитися згідно з цими суперечливими ідеями.
Кратери дають підказку
У дослідженні, опублікованому в JGR Planets, команда описує прогнози, розроблені для допомоги науковцям у тлумаченні даних, які місія NASA Psyche збиратиме після прибуття у 2029 році. У поєднанні зі спостереженнями космічного апарата ці прогнози можуть допомогти остаточно розкрити таємницю складу Психеї.
«Великі ударні басейни або кратери проникають глибоко в астероїд, що дає підказки про те, з чого складається його внутрішня частина, — сказала Нам’я Байджал, аспірантка LPL та перша авторка статті. — Симулюючи утворення одного з його найбільших кратерів, ми змогли зробити перевіряльні прогнози щодо загального складу Психеї, коли космічний апарат прибуде туди».
Менше ніж 10 % астероїдів у Головному поясі є багатими на метали, і з них Психея — найбільший. Проте, щоб дізнатися, як цей метал розподілений всередині астероїда, вченим доведеться чекати прибуття космічного апарата Psyche.
Одним з основних висновків науковців було те, що пористість — кількість порожнього простору всередині астероїда — відіграє значну роль у формуванні кратерів. Пористість часто ігнорують, тому що її складно врахувати в моделях, але нові симуляції показують, що вона може сильно впливати на процес удару та форму залишених кратерів.
Порівнявши ці змодельовані кратери з тим, що спостерігатиме космічний апарат, вчені зможуть дослідити, чи внутрішня частина Психеї поділена на шари каменю та металу, чи, навпаки, є сумішшю різних матеріалів.
Імпактне походження Психеї
Якщо виявиться, що Психея є оголеною планетарною серцевиною, де більшість кам’янистої кори була знята, це відкриє вікно у насильницьку стадію формування планет, яку астрономи інакше не можуть спостерігати.
«Ми перевіряли дві основні внутрішні структури Психеї, — сказала Байджал. — Одна — це шарувата структура з металевим ядром і тонкою кам’янистою мантією, яка, ймовірно, сформувалася, якщо насильницьке зіткнення зняло зовнішні шари. Інша — це однорідна суміш металу та силікату, створена більш катастрофічним ударом, який усе перемішав, як деякі металеві метеорити, знайдені на Землі».
Дослідники використали найкращу модель форми Психеї, отриману з телескопічних спостережень, щоб створити 3D-ціль. Вони відтворили формування конкретної западини в моделі, приблизно 30 миль в діаметрі та три милі в глибину, як симульований удар, при якому Психея була вражена зі швидкостями, типовими для зіткнень в поясі астероїдів — приблизно три милі на секунду.
Команда варіювала розмір віртуальних імпакторів і тестувала дві моделі (металічне ядро та суміш каменю і металу), щоб перевірити, яка з них може відтворити відомі розміри кратера. Кожен сценарій давав трохи різні форми кратера та схеми викиду матеріалу.
На відміну від планет, багато астероїдів не є твердим каменем. Натомість вони можуть містити велику кількість пустого простору або роздробленого матеріалу, що залишився після минулих зіткнень. Команда врахувала цю пористість у своїх моделях і виявила, що вона суттєво впливає не лише на глибину та форму кратерів, а й на розподіл викинутого матеріалу після удару.
Очікування на прибуття Psyche
Космічний апарат Psyche несе інструменти, призначені для вивчення поверхні астероїда, його гравітаційного поля, магнітного поля та складу. Окрім форм кратерів, які залежать від внутрішньої структури та пористості, симуляції передбачають інші спостережувані закономірності, включаючи варіації щільності, що виникають, коли удари стискають внутрішню частину астероїда, та розподіл металевих уламків, викинутих на поверхню.
«Коли космічний апарат прибуде до Психеї через кілька років, геохіміки, геологи та моделювальники в команді дивитимуться на той самий об’єкт і намагатимуться інтерпретувати те, що ми бачимо, — сказав Ерік Аспгауг, співавтор дослідження. — Ця робота дає нам перевагу на старті».
За матеріалами phys.org
