Миссия НАСА «Психея» в металлический мир может раскрыть тайны недр Земли

Можно ли экстраполировать то, что мы знаем о Психее, для разгадки некоторых загадок ядра Земли?

Эта статья была первоначально опубликована в The Conversation. Издание опубликовало статью в журнале Expert Voices: Op-Ed & Insights на сайте Space.com.

Французский писатель Жюль Верн порадовал читателей XIX века заманчивой идеей о том, что путешествие к центру Земли на самом деле возможно.

С тех пор ученые давно признали, что литературный путь Верна был лишь научной фантастикой. Экстремальные температуры недр Земли – около 10 000 градусов по Фаренгейту (5537 по Цельсию) в ядре – и сопутствующее сокрушающее давление, которое в миллионы раз больше, чем на поверхности, не позволяют людям спускаться очень далеко.

Тем не менее, кое-что известно о недрах Земли. Например, геофизики обнаружили, что ядро ​​состоит из твердой сферы из железа и никеля, занимающей 20% радиуса Земли, окруженной оболочкой из расплавленного железа и никеля, которая охватывает еще 15% радиуса Земли.

Это, как и остальные наши знания о недрах нашего мира, было получено косвенно – либо путем изучения магнитного поля Земли, либо путем изучения того, как волны землетрясений отражаются от различных слоев под поверхностью Земли.

Связанный:Миссия НАСА «Психея» к металлическому астероиду проходит жизненно важные испытания перед запуском в октябре

Но косвенное открытие имеет свои ограничения. Как ученые могут узнать больше о недрах нашей планеты?

Ученые-планетологи, такие как я, считают, что лучший способ узнать о внутренней части Земли — это космическое пространство. Роботизированная миссия НАСА к металлическому миру запланирована на 5 октября 2023 года. Эта миссия, космический корабль, путешествующий туда, и мир, который он будет исследовать, имеют одно и то же название – Психея. И вот уже шесть лет я являюсь частью команды НАСА «Психея».

Астероиды — это маленькие миры, некоторые из которых размером с небольшой город, а другие — с небольшую страну. Они являются остатками строительных блоков раннего и бурного периода нашей солнечной системы, времени формирования планет.

Хотя большинство из них каменистые, ледяные или сочетают в себе то и другое, около 20% астероидов представляют собой миры, состоящие из металла и по составу схожие с ядром Земли. Так что заманчиво представить, что эти металлические астероиды — это кусочки ядер некогда существовавших планет, разорванные на части древними космическими столкновениями друг с другом. Возможно, изучая эти фрагменты, ученые смогут напрямую узнать, что представляет собой ядро ​​планеты.

Психея — самый крупный из известных металлических астероидов. Обнаруженная в 1852 году, Психея имеет ширину Массачусетса, сплющенную сферическую форму, напоминающую подушечку для иголок, и орбиту между Марсом и Юпитером в главном поясе астероидов. Астроном-любитель может увидеть Психею в домашний телескоп, но она выглядит лишь как точка света.

В начале 2017 года НАСА одобрило миссию к Психее стоимостью 1 миллиард долларов США. Для выполнения своей работы беспилотному космическому кораблю не обязательно приземляться – вместо этого он будет неоднократно и методично вращаться вокруг астероида, начиная с расстояния 435 миль (700 километров) и затем опускаясь до 46 миль (75 км) от поверхности. а возможно, и ниже.

Как только он прибудет в августе 2029 года, зонд проведет 26 месяцев, картируя геологию, топографию и гравитацию астероида; он будет искать доказательства существования магнитного поля; и он сравнит состав астероида с тем, что ученые знают или думают, что мы знаем о ядре Земли.

Центральные вопросы таковы: действительно ли Психея является открытым планетарным ядром? Является ли астероид одним большим каменным валуном, грудой обломков из более мелких валунов или чем-то совершенно другим? Есть ли признаки того, что предыдущие внешние слои этого маленького мира – кора и мантия – были давно насильственно удалены? И, возможно, самый важный вопрос: можно ли экстраполировать то, что мы знаем о Психее, для разгадки некоторых загадок ядра Земли?

Корпус зонда примерно такого же размера и массы, как большой внедорожник. Солнечные панели, простирающиеся чуть шире теннисного корта, питают камеры, спектрометры и другие системы.