Het dode, metalen hart van een oude, uitgewiste Mars cirkelt rond de zon - en in 2022 zal NASA een missie naar de asteroïdengordel lanceren om deze te verkennen. Het Psyche-ruimtevaartuig, dat een asteroïde met dezelfde naam zal bezoeken, heeft onlangs zijn voorlopige ontwerpbeoordeling doorstaan in het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena, Californië. Volgende maand zal het NASA-hoofdkwartier beslissen of het door de Arizona State University geleide project al dan niet toestemming geeft om te beginnen met het buigen van metaal voor het ruimtevaartuig.
Omdat de doel-asteroïde zo'n vreemd, buitenaards object is, is de missie er een van echte verkenning. Planetaire wetenschappers hebben geen idee wat ze zullen vinden als ze daar aankomen, dus moeten ze ergens op plannen.
"De stand van de techniek is diepe onwetendheid over wat we verwachten te vinden", zegt Jim Bell, de plaatsvervangend hoofdonderzoeker van de Psyche-missie. “We proberen ons voor te bereiden op elke mogelijke gebeurtenis, hoe het ook is. Onze instrumenten zullen interessante metingen, observaties en ontdekkingen doen waarmee we de geschiedenis van dat object weer kunnen samenstellen. ”
De belangrijkste hypothese van het team is dat de asteroïde de ooit gesmolten metalen kern is van een lang geleden vernietigd planetair lichaam. Niemand weet hoe het eruit ziet - of er nog brokken mantel aan hangen; of het opvallend metaal zal lijken, een stuk ijzer in de ruimte; of dat het bedekt zal zijn met steen, niet te onderscheiden door het ongetrainde oog van een andere asteroïde in het zonnestelsel. En het mysterie van de asteroïde Psyche reikt verder dan zijn verschijning in het gewelddadige verleden van het zonnestelsel.
Planetaire wetenschappers bestuderen impactgebeurtenissen - botsingen met andere objecten, zoals een meteoriet die tegen de aarde inslaat en een krater vormt - zolang ze planeten bestuderen. Impactgebeurtenissen zijn fundamenteel voor de studie van planetaire vorming en het bepalen van de leeftijd van een planetair oppervlak, maar bij impactmodellering zijn altijd rotsachtige lichamen betrokken geweest, en meer recent, ijzige lichamen. Hoe kan een metalen lichaam omgaan met kneuzingen? Niemand weet het echt, en modellen missen de vereiste invoergegevens over metalen objecten om betrouwbare resultaten te produceren. Planetaire wetenschappers bestuderen door mensen gemaakte metaallegeringen, evenals metalen meteorieten die naar de aarde zijn gevallen, maar het onderzoeken van het oppervlak van Psyche zal een ongekend beeld geven van metaalinslagen op grote schaal.
De verkenning van Psyche, een buitengewoon exotisch object, introduceert ook nieuwe termen in het vocabulaire van de planetaire wetenschap. Iedereen is bekend met vulkanen zoals te vinden op onze derde rots van de zon (en ook op Mars). Cryovolcanoes - ook wel ijsvulkanen genoemd - zijn te vinden op de dwergplaneet Ceres, ijzige buitenste zonnestelselmanen en misschien Pluto.
Maar Psyche had in het verleden misschien ferrovulkanen gehad. "Het idee is dat Psyche mogelijk veel van zijn warmte heeft behouden na het impactproces dat zijn mantel en korst heeft afgescheurd, " zegt Bell. “Een manier waarop planeten van hun hitte afkomen, is door vulkanisme. Op aarde zijn silicaat vulkanisme. Op [Jupiter's maan] Io is er silicaat en ook zwavelrijk vulkanisme. Op Psyche kijken we misschien naar een plaats waar het meestal wordt gedomineerd door gesmolten ijzer, of ijzer en nikkel, en misschien zwavel. ”Verschillende metalen smelten bij verschillende temperaturen, en zakken met gesmolten vloeistof uit de ondergrond van Psyche zouden lang geleden op de oppervlakte.
'Misschien zien we daar wel bewijs van. Misschien komt er helemaal geen. Maar het is leuk om te speculeren, 'zegt Bell.
Als het team bewijst dat Psyche een planetaire kern is, dan kan alles wat bij de asteroïde is geleerd worden geëxtrapoleerd naar planetaire lichamen in het zonnestelsel - inclusief de aarde. Het ruimtevaartuig zal een magnetometer en een gammastraal- en neutronenspectrometer gebruiken om chemische en magnetische metingen van de asteroïde te maken om de samenstelling ervan te bepalen, en of het in feite een planetaire kern is. De asteroïde mist een atmosfeer, en of het een magnetisch veld heeft moet nog worden bepaald. Wat wel zeker is, is dat het wordt blootgesteld aan de stralingsomgeving van de ruimte.
"Stel je een constante regen voor van zeer hoge energiedeeltjes die het oppervlak van deze asteroïde raken", zegt Patrick Peplowski, een mede-onderzoeker van de missie. "Dit initieert een reeks reacties, waaronder de emissie van gammastralen." Verschillende elementen produceren verschillende gammastralenemissies en als het team veel ijzer en nikkel ziet, weten ze dat Psyche de kern is van een lange -gegaane planeet.
Ervan uitgaande dat NASA groen licht geeft voor de fabricage, zal het team beginnen met het bouwen van een voor de ruimte gekwalificeerde spectrometer, samen met de rest van de wetenschappelijke instrumenten en het ruimtevaartuig zelf. Tot die tijd lonkt de raadselachtige asteroïde Psyche met ontelbare vragen en waardevolle antwoorden.
"Je vliegt niet met een missie van $ 750 miljoen als je zeker weet wat de antwoorden zijn, " zegt Peplowski. En als de missie is voltooid, tweehonderd miljoen kilometer verderop, weten we misschien meer dan ooit over het centrum van de planeet onder onze voeten.
