كشف علماء الفلك النقاب عن الخريطة الأكثر تفصيلاً لروح الكويكب المعدني حتى الآن

رسم توضيحي لكويكب Psyche. (ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / جامعة ولاية أريزونا)

إذا كنت ترغب في إجراء دراسة جنائية للنظام الشمسي ، يمكنك التوجه إلى الرئيسي الكويكب بين الحزام كوكب المريخ و كوكب المشتري . هذا هو المكان الذي يمكنك أن تجد فيه الصخور القديمة من الأيام الأولى للنظام الشمسي. هناك في الفراغ البارد للفضاء ، بعيدًا عن الشمس ، لا تتأثر الكويكبات إلى حد كبير بتجوية الفضاء.

يشير علماء الفضاء أحيانًا إلى الكويكبات - وشظاياها النيزكية التي تسقط على الأرض - على أنها كبسولات زمنية بسبب الأدلة التي تحملها.

الكويكب Psyche مثير للاهتمام بشكل خاص ، وترسل وكالة ناسا مهمة للتحقيق في قطعة الصخور غير العادية.

قبل هذه المهمة ، قام فريق من الباحثين بدمج ملاحظات Psyche من مجموعة من التلسكوبات وصمموا خريطة لسطح الكويكب.

يقسم علماء الفلك الكويكبات إلى ثلاث فئات. الكويكبات الكربونية أو من النوع C هي أكثر الأنواع شيوعًا. تشكل حوالي 75 في المائة من الكويكبات المعروفة وتحتوي على كميات كبيرة من الكربون. يجعلهم الكربون مظلمة ، ولديهم بياض منخفض.

الكويكبات السيليكاسية أو من النوع S. هي ثاني أكثر الأنواع شيوعًا. تشكل حوالي 17 في المائة من الكويكبات المعروفة وهي مصنوعة في الغالب من سيليكات الحديد والمغنيسيوم.

الكويكبات المعدنية أو من النوع M هي أندر أنواع الكويكبات وتشكل حوالي 8 بالمائة من الكويكبات المعروفة. يبدو أنها تحتوي على معادن أكثر من أنواع الكويكبات الأخرى ، ويعتقد العلماء أنها مصدر النيازك الحديدية تقع على الأرض . كانت النيازك من النوع M واحدة من أقدم مصادر الحديد في تاريخ البشرية.

Psyche (16 Psyche) هو كويكب من النوع M. يُطلق عليه أيضًا الكوكب القزم لأنه يبلغ قطره حوالي 220 كيلومترًا (140 ميلًا). يشار إليه باسم 16 Psyche لأنه كان الكوكب الصغير السادس عشر المكتشف. (تُعرف الكويكبات الأكبر حجمًا مثل Psyche أيضًا باسم الكواكب الصغيرة).

( ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / جامعة ولاية أريزونا )

يُطلق على Psyche أحيانًا اسم 'كويكب منجم الذهب' بسبب ثروة الحديد والنيكل التي تحتوي عليها. على الرغم من أن الأمر واضح ، لا أحد يعتقد أنه غني بالذهب.

لا تخبرنا الصور الضوئية المرئية لـ Psyche بالكثير. التقط VLT التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي بعض صور الكويكب ، لكنها لم تكشف عن أي تفاصيل.

تاريخ Psyche هو تاريخ من عدم اليقين. لفترة طويلة ، اعتقد علماء الفلك أنها كانت اللب الحديدي المكشوف لجسم أكبر بكثير. في هذه الفرضية ، أدى اصطدام قوي أو سلسلة من الاصطدامات إلى تجريد قشرة الجسم ووشاحه.

كان يمكن تمييز الجسم الأكبر بشكل كامل وقياس قطره حوالي 500 كيلومتر (310 ميل). مع اختفاء القشرة والعباءة ، لم يتبق سوى اللب الغني بالحديد.

لم تعد هذه الفكرة محبذة مع مرور الوقت واستمر علماء الفلك في ملاحظتها. أظهرت الأدلة أنه لم يكن كثيفًا بدرجة كافية ليكون حديد صلبًا ومن المحتمل أنه مسامي.

اقترح باحثون آخرون أن Psyche تم تعطيلها بطريقة ما ثم أعيد تكوينها كمزيج من المعادن والسيليكات. أشارت دراسة واحدة أن Psyche ليست غنية بالمعادن مثل الفكر وأكثر من كومة من الأنقاض. في هذا السيناريو ، أدت الاصطدامات مع الكويكبات الأكثر شيوعًا من النوع C إلى ترسيب طبقة من الكربون ومواد أخرى على سطح Psyche.

الفكرة الأكثر غرابة وراء أصول Psyche هي الفكرة البركانية الحديدية. أ قدمت دراسة 2019 أدلة أن سايكي كانت ذات يوم نقطة ذائبة. في هذا السيناريو ، بردت الطبقات الخارجية وشكلت شقوق إجهاد ، واندلع اللب المنصهر العائم كبراكين حديدية.

الطريقة الوحيدة لمعرفة ما هو Psyche على وجه اليقين هو الذهاب والنظر إليه. هذا ما تفعله ناسا.

تسمى المهمة Psyche ومن المقرر إطلاقها في وقت ما في خريف 2022. ستعتمد المركبة الفضائية على الدفع بالطاقة الشمسية والكهربائية ومناورة الجاذبية مع المريخ للوصول إلى Psyche في عام 2026.

سيستغرق 21 شهرًا في دراسة الكويكب وسيتبع أربعة مسارات مدارية منفصلة ، كل مسار متتالي أقرب من السابق.

رسم توضيحي لمسبار Psyche بالقرب من كويكب Psyche. ( ناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / جامعة ولاية أريزونا )

مع اقترابه من الكويكب ، سيركز على أهداف علمية مختلفة.

قام فريق من الباحثين ببناء خريطة جديدة لسطح Psyche للمساعدة في الاستعداد للمهمة.

الخريطة موجودة في ورقة بحثية نُشرت في مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الكواكب . العنوان هو ' السطح غير المتجانس للكويكب (16) نفسية ، والمؤلف الرئيسي هو Saverio Cambioni من قسم علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

'سطح Psyche غير متجانس للغاية' Cambioni قال في بيان صحفي. إنه سطح متطور ، وتؤكد هذه الخرائط أن الكويكبات الغنية بالمعادن هي عوالم غامضة مثيرة للاهتمام. إنه سبب آخر للتطلع إلى مهمة Psyche الذهاب إلى الكويكب.

في هذه الدراسة ، استخدم المؤلفون مصفوفة أتاكاما كبيرة المليمتر / المتر (ALMA) لإلقاء نظرة أفضل على 16 نفسية. ALMA عبارة عن تلسكوب لاسلكي يتكون من 66 هوائيًا عالي الدقة. تعمل الهوائيات المنفصلة معًا كمقياس تداخل بدقة عالية.

تعمل ALMA بأطوال موجية حساسة لدرجة الحرارة وبعض الخصائص الكهربائية للمواد الموجودة على سطح Psyche.

يمكن دمج إشارات هوائيات ALMA في إشارة اصطناعية تعادل تلسكوبًا يبلغ قطره 16 كيلومترًا (10 أميال) ، قال مؤلفة مشاركة كاثرين دي كلير ، أستاذة مساعدة في علوم الكواكب وعلم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. 'كلما زاد حجم التلسكوب ، زادت الدقة.'

الخريطة الجديدة مبنية على نوعين من القياسات. واحد هو القصور الذاتي الحراري ، وهي المدة التي تستغرقها المادة للوصول إلى درجة حرارة بيئتها. يعني القصور الذاتي الحراري العالي أنه يستغرق وقتًا أطول.

والثاني هو ثابت العزل الكهربائي . يصف ثابت العزل مدى جودة توصيل المادة للحرارة أو الكهرباء أو الصوت. مادة ذات ثابت عازل منخفض تعمل بشكل سيئ وهي عازل جيد والعكس صحيح.

أخذ الباحثون ملاحظات ALMA للقصور الذاتي الحراري وثابت العزل الكهربائي وأجروا مئات المحاكاة لمعرفة أي مجموعات من المواد يمكن أن تفسرها. 'أجرينا عمليات المحاكاة هذه منطقة تلو الأخرى حتى نتمكن من التعرف على الاختلافات في خصائص السطح ،' Cambioni يقول .

يحتوي الحديد النقي على ثابت عازل لانهائي. من خلال قياس ثابت العزل الكهربائي على Psyche ، يمكن للباحثين رسم خريطة للسطح وتحديد المناطق الأكثر ثراءً بالحديد. يحتوي الحديد أيضًا على خمول حراري مرتفع لأنه كثيف جدًا.

لذا فإن الجمع بين قياسات القصور الذاتي الحراري وثابت العزل الكهربائي يعطي فكرة جيدة عن المناطق السطحية في Psyche الغنية بالحديد والمعادن الأخرى.

يسمي الباحثون ميزة غريبة على منطقة برافو جولف Psyche. هذه المنطقة لديها خمول حراري أقل بشكل منهجي من مناطق المرتفعات. منطقة برافو جولف هي كآبة فقط على يمين خط الزوال الرئيسي للكويكب في الصورة أدناه.

لماذا منطقة منخفضة الارتفاع لديها انخفاض القصور الذاتي الحراري؟ تظهر دراسات أخرى أن المنطقة مشرقة أيضًا بالرادار. لماذا هذا؟ توصل الباحثون إلى ثلاثة احتمالات.

يمكن أن تكون الأراضي المنخفضة غنية بالمعادن ولكنها مغطاة بثرى ناعم ومسامي يقلل من خمولها الحراري مقارنةً بالمرتفعات المغطاة بالثرى الخشن. يزيد القصور الذاتي الحراري مع حجم الجسيمات. في هذا السيناريو ، يتجمع الثرى الدقيق في الأراضي المنخفضة.

`` شوهدت برك من مواد دقيقة الحبيبات على كويكبات صغيرة ، جاذبيتها منخفضة بما يكفي لتهز الصدمات السطح وتتسبب في تجمع المواد الدقيقة ، '' كامبيوني قال . 'لكن Psyche هو جسم كبير ، لذلك إذا تراكمت مواد دقيقة الحبيبات في قاع الاكتئاب ، فهذا مثير للاهتمام وغامض إلى حد ما.'

الفرضية الثانية هي أن المادة السطحية التي تغطي الأراضي المنخفضة مسامية أكثر من المرتفعات. يتناقص القصور الذاتي الحراري مع زيادة مسامية الصخور. يمكن أن تجعل الكسور الصدمية الأراضي المنخفضة أكثر مسامية أيضًا.

الفرضية الثالثة هي أن الأراضي المنخفضة تحتوي على مواد غنية بالسيليكات أكثر من المرتفعات ، مما يمنحها ثابتًا عازلًا أقل من بعض مناطق المرتفعات. الفكرة هي أن اكتئاب Bravo-Golf يمكن أن يكون قد تم تشكيله من خلال اصطدام مصادم غني بالسيليكات وترك بقايا غنية بالسيليكات خلفه.

بشكل عام ، أظهرت الدراسة أن سطح 16 Psyche مغطى بمجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد. كما أنه يضيف إلى أدلة أخرى تظهر أن الكويكب غني بالمعادن ، على الرغم من أن وفرة المعادن والسيليكات تختلف اختلافًا كبيرًا في المناطق المختلفة.

كما يشير إلى أن الكويكب قد يكون نواة من بقايا جسم متمايز فقد غلافه وقشرته منذ فترة طويلة.

في الختام ، نقدم دليلًا على أن Psyche هو كويكب غني بالمعادن سطحه غير متجانس ، ويظهر كلاً من المعادن والسيليكات ، ويبدو أنه تطور بفعل الصدمات ، كما قال المؤلفون نستنتج .

سيمون مارشي هي عالمة في معهد ساوث ويست للأبحاث ومحقق مشارك في مهمة Psyche التابعة لوكالة ناسا. لم يشارك Marchi في هذه الدراسة ولكن علق على أهميتها في بيان صحفي. تظهر هذه البيانات أن سطح Psyche غير متجانس ، مع وجود اختلافات ملحوظة في التكوين. يتمثل أحد الأهداف الأساسية لمهمة Psyche في دراسة تكوين سطح الكويكب باستخدام أشعة جاما ومقياس الطيف النيوتروني ، وجهاز تصوير ملون. لذا ، فإن الوجود المحتمل للتغايرات التركيبية هو أمر يتوق فريق علم النفس إلى دراسته بشكل أكبر.

سيكون الأمر متروكًا لمهمة Psyche التابعة لناسا لتأكيد هذه النتائج بشكل أكثر صرامة.

لكن إرسال مركبة فضائية على طول الطريق إلى Psyche لفهمها بمزيد من التفصيل هو أكثر من مجرد Psyche نفسها.

إذا كانت Psyche هي اللب المتبقي من كوكب صخري متمايز ، فسوف تكشف شيئًا عن كوكبنا وكيف تتشكل الأجسام المتمايزة. هل ستحتوي على بعض العناصر الضوئية نفسها التي نتوقع وجودها في قلب الأرض؟ نواة الأرض ليست كثيفة بما يكفي لتكون نقيًا من الحديد والنيكل. يعتقد العلماء أنه يحتوي على عناصر أخف مثل الكبريت والسيليكون والأكسجين والكربون والهيدروجين.

ستحدد مهمة Psyche أيضًا ما إذا كان الكويكب قد تشكل في ظل ظروف مؤكسدة أكثر أو أكثر تقلصًا من قلب الأرض. سيخبرنا ذلك بالمزيد عن السديم الشمسي والقرص الكوكبي الأولي.

يشير الناس أحيانًا إلى Psyche على أنه كويكب منجم الذهب لأنه غني بالمعادن. سيحتوي أي جسم في حجمه على كمية هائلة من الحديد ، على الرغم من أنه من غير المحتمل أن تتحقق هذه القيمة أو يمكن الوصول إليها في أي وقت قريب.

ولكن إذا كانت المعرفة بنفس قيمة الحديد ، فقد تظل 16 نفسية منجم ذهب.

تم نشر هذه المقالة في الأصل من قبل الكون اليوم . إقرأ ال المقالة الأصلية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.