Przejdź do treści

Żelazowa magma wyjaśnieniem zagadki niskiej gęstości Psyche

Psyche

Metaliczna asteroida Psyche intryguje astronomów, bowiem jest mniej gęsta niż ich zdaniem być powinna. Nowa teoria opracowana z udziałem naukowców z Uniwersytetu w Arizonie być może wyjaśnia jej niską gęstość i metaliczną powierzchnię.

Psyche, największa znana metaliczna asteroida w Układzie Słonecznym, należy do pasa planetoid krążących pomiędzy Marsem a Jowiszem. Badania jej powierzchni dowodzą, że składa się głównie z żelaza i niklu, a nie ze skał, tak jak większość znanych nam asteroid. Jednocześnie naukowcy oszacowali, że jej gęstość wynosi tylko około połowy gęstości typowego meteorytu żelaznego. Jak to możliwe do pogodzenia ze sobą?

Uważa się, że bogate w metale asteroidy powstały przy zderzeniach pomiędzy pierwotnymi planetozymalami, podczas których duża część zewnętrznego materiału tych ciał została usunięta, ukazując i pozostawiając ich wewnętrzne, metaliczne jądra. Te następnie ochładzały się i zestalały w zimnej przestrzeni kosmicznej. Podczas tego procesu chłodzenia resztkowe ilości żelaza, niklu i lżejszych pierwiastków takich jak siarka mogły wypłynąć na powierzchnię tych ciał przez wypełnione płynem pęknięcia zwane kanałami, pokrywając leżące wyżej, skaliste warstwy. Naukowcy nazywają prowadzące do tego procesy ferrowulkanizmem. To stosunkowo nowa idea - rodzaj wulkanizmu, w którym magma jest ciekłym metalem zamiast, jak w typowo ziemskich wulkanach, roztopionymi skałami. Teorię tą opisano szczegółowo w artykule opublikowanym niedawno w Nature Astronomy.

- Pierwsza połowa publikacji to tak naprawdę teoria. Pokazujemy, że proces ten jest możliwy - tłumaczy Michael Sori, współautor badań. - W drugiej połowie artykułu podajemy dwa przykłady zjawisk, które naszym zdaniem teoria ta może wyjaśniać. Jeden to meteoryty, a drugi - planetoida Psyche.

Meteoryty zwane pallasytami składają się zarówno z materiału pochodzącego z jądra i płaszcza planetozymali, prawdopodobnie zmieszanego ze sobą właśnie przez proces ferrowulkanizmu. Obszary ciekłego metalu wymieszanego z siarką są mniej gęste niż otaczający je materiał stały, wytwarzając przy tym pewnego rodzaju nadciśnienie i prawdopodobnie powodując rozprzestrzenianie się kanałów, co umożliwia ferrowulkanizm. Naukowcy ustalili też, jak daleko te kanały musiałyby się rozprzestrzeniać, aby do niego doprowadzić.

Obliczenia sugerują, że erupcje ferrowulkaniczne są możliwe w przypadku małych ciał bogatych w metale (w szczególności stopy bogate w siarkę) oraz ciał o płaszczach cieńszych niż około 35 kilometrów lub też tych ciał, w których płaszcz został lokalnie naruszony przez duże kratery uderzeniowe.

Zbliżająca się misja kosmiczna NASA do asteroidy Psyche, zaplanowana na rok 2022, pomoże naukowcom przetestować tę nową teorię. Erupcje ferrowulkaniczne mogą również tłumaczyć niską gęstość Psyche, która ma miejsce pomimo istnienia pomiarów radarowych i innych dowodów naukowych na wyraźnie metaliczny skład jej powierzchni. Naukowcy twierdzą ponadto, że asteroida może składać się z dwóch warstw, a wówczas jej metaliczne jądro jest otoczone skalistym płaszczem o niższej gęstości. Ferrowolkanizm mógłby w takiej sytuacji  przenosić materiał z jądra na powierzchnię, powodując tam wykrywanie pewnych ilości metalu przez nasze ziemskie  radary.


Czytaj więcej:


Źródło: University of Arizona

Opracowanie: Elżbieta Kuligowska

Na ilustracji: Artystyczna wizja asteroidy Psyche. Źródło: ASU/Peter Rubin/CC-BY-SA-4.0