Миссия НАСА Psyche в металлический мир может раскрыть тайны недр Земли

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.

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 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 телескоп на заднем дворе, 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 наличия 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.

Ракета SpaceX Falcon Heavy доставит Psyche с Земли. Остальную часть пути «Психея» будет полагаться на ионное движение — мягкое давление ионизированного газа ксенона, выбрасываемого из сопла, обеспечивает непрерывный, надежный и недорогой способ продвижения космического корабля в Солнечную систему.