Představte si dobu v minulosti Sluneční soustavy, kdy asteroidy nebyly pevné skály, ale kapky roztaveného železa. Zní to divně, ale možná to tak bylo. A ve správných podmínkách by některé z těchto asteroidů vyklíčily sopky. Jeden z těchto asteroidů, Psyche, je cílem mise NASA.
K tomuto závěru dospěli vědci z University of Santa Cruz v nové studii, která bude brzy zveřejněna Geofyzikální výzkumné dopisy .
Vědci jsou Francis Nimmo, profesor pozemských a planetárních věd na University of California, Santa Cruz (UCSC), a postgraduální student Jacob Abrahams. Pustili se do tohoto výzkumu kvůli plánům NASA poslat a kosmická loď k asteroidu Psyche . Psyche je jedinečný asteroid; nejen že je to největší asteroid v naší sluneční soustavě, ale zdá se, že jde o obnažené železné a niklové jádro rané planety.
V chaosu rané Sluneční soustavy se kusy hornin srážely a někdy se spojily. Postupem času tvořily větší a větší kusy, které se nakonec zformovaly do kamenných planet. U plně zformovaných planet, jako je Země, je železné a niklové jádro pohřbeno pod silikátovou kůrou. Je to stejné na všech pozemských planetách a měsících a na většině asteroidů.
Ale některé planetesimály by utrpěly katastrofální srážky a jejich vnější vrstvy by byly odstraněny a zůstalo by odhalené roztavené jádro bohaté na železo. Toto jádro by se ochladilo při mrazivých teplotách ve vesmíru, přičemž povrch pravděpodobně nejprve ztuhnul. Tohle se podle nich stalo Psyche.
Profesor Francis Nimmo, UCSC Země a planetární vědy.
'Jednoho dne se ke mně otočil a řekl: Myslím, že tyhle věci vypuknou.'
Před misí NASA do Psyche se Nimmo začal zajímat o kovové asteroidy. Zajímalo ho jejich složení a jaká vodítka k tomuto složení mohou poskytnout meteority zde na Zemi. Nechal postgraduálního studenta Jacoba Abrahamse spustit několik modelů, jak asteroidy vznikaly a chladly.
Ukázalo se, že alespoň některé z těchto asteroidů by zažily sopečné erupce roztaveného železa.
„Jednoho dne se ke mně otočil a řekl: ‚Myslím, že tyhle věci vybuchnou‘,“ řekl Nimmo tisková zpráva . 'Nikdy předtím jsem o tom nepřemýšlel, ale dává to smysl, protože pod hustou kůrou máte vznášející se tekutinu, takže tekutina chce vylézt nahoru.'
Tyto ferrovulkány by nevybuchly na všech těchto exponovaných jádrových asteroidech. Musely být dostatečně masivní, aby se povrch rychle ochladil a ztuhnul, zatímco jádro zůstalo roztavené. Ale ne všichni by se tak zachovali.
'V některých případech by krystalizoval od středu ven a neměl by vulkanismus, ale některé by krystalizovaly shora dolů, takže byste na povrchu získali pevný plech s tekutým kovem pod ním,' řekl Nimmo.
V těchto kovových asteroidech by ztuhlá kůra stlačila vznášející se roztavené jádro. To by udrželo roztavené železo uzamčené v jádru. Ale v průběhu času by došlo ke změnám v kůře.
Kůra by se ochladila a kompresí a ochlazením by se vytvořily trhliny a poruchy v kůře. Roztavené jádro bylo více nadnášené a bylo by pod tlakem. Jak se tvořily trhliny a zlomy, roztavené železo by uniklo a vytvořilo ferovulkány.
'...nic jako husté, viskózní lávové proudy, které vidíte na Havaji.'
Profesor Francis Nimmo, UCSC Země a planetární vědy.
Nevíme, jak přesně by tyto ferovulkány vypadaly. Ale podle obou výzkumníků existuje alespoň několik možností. do značné míry v závislosti na složení roztavené horniny.
'Pokud je to převážně čisté železo, pak byste měli erupce povrchových toků s nízkou viskozitou, které by se rozprostřely v tenkých plátech, takže nic jako husté, viskózní lávové proudy, které vidíte na Havaji,' řekl Abrahams. 'V druhém extrému, pokud jsou tam smíchány lehké prvky a plyny, které se rychle rozpínají, můžete mít výbušný vulkanismus, který by mohl zanechat na povrchu jámy.'
Sopka Sarychev v Japonsku vybuchla v roce 2009. Na asteroidu by sopky nevytvářely tyto typy kupolí a pravděpodobně by připomínaly spíše průsaky. Poděkování: NASA/JSC/Image Science and Analysis Laboratory
Je nepravděpodobné, že mise Psyche NASA bude schopna vidět jakýkoli jasný důkaz tohoto ferovulkanismu. Všechno se to stalo před miliardami let a srážky a opotřebení by od té doby formovaly povrch asteroidů, jako je Psyche. 'Není jasné, jak by teď mohly vypadat,' řekl Abrahams.
Ale stále tu mohou být nějaké známky těchto ferovulkánů. Na povrchu mohou být odchylky v barvě materiálu. Mohou tam být i nějaké sopečné průduchy. Žádné lávové kužely ale nečekejte.
Mise Psyche není striktně o hledání důkazů o vulkanické činnosti; má jiné vědecké cíle . Ve skutečnosti, podle Nimma, nejlepším místem k nalezení důkazu ferovulkanické aktivity na asteroidech jako Psyche by mohly být kovové asteroidy zde na Zemi.
'Je tu spousta těchto kovových meteoritů a teď, když víme, co hledáme, můžeme v nich najít důkazy vulkanismu,' řekl Nimmo. „Pokud by se materiál dostal na povrch, velmi rychle by se ochladil, což by se odrazilo na složení meteoritu. A možná v něm budou díry, které zanechá unikající plyn.'
Dvojice vědců tyto výsledky prezentovala na nedávné konferenci o Lunar and Planetary Science a zjistila, že ke stejnému závěru dospěl další výzkumný tým. Abstrakt výsledků tohoto týmu je tady .
Jsou to zajímavé výsledky, částečně kvůli obrazu, který malují. Planetesimální neboli protoplaneta, putující starověkou Sluneční soustavou, podstoupí katastrofickou kolizi. Povrch se stáhne a zůstane pouze roztavené jádro. Povrch se ochlazuje, zachycuje roztavené jádro pod ním, jen aby unikl ve ferovulkánech, protože napětí vynucuje praskliny na povrchu.
'Není to šokující nápad, ale o železném vulkanismu jsme nikdy předtím nepřemýšleli, takže je to něco nového a zajímavého k prozkoumání,' řekl Abrahams.
Mise Psyche NASA je naplánována ke startu v roce 2022. V roce 2026 dorazí na Psyche, poté stráví 21 měsíců obíhat asteroidu, mapovat jeho povrchové rysy a studovat jeho další vlastnosti. Kosmická loď bude obsahovat několik nástrojů:
- Multispektrální zobrazovač
- Gamma záření a neutronový spektrometr
- Magnetometr
- X-Band Gravity Science Investigation
Mise Psyche bude také testovat nový laserový komunikační systém nazvaný Deep Space Optical Communication (DSOC).