Большой вопрос, способный перевернуть наше понимание эволюции планет, – откуда взялась вода на Психее: попала ли она с других астероидов, или существовала на ней изначально?
Новые наблюдения, проведенные телескопом Джеймса Уэбба (JWST), обнаружили на поверхности Психеи гидратированные металлы, что порождает множество вопросов для миссии, названной в честь этого астероида.
Астероид (16) Психея, достигающий 222 километров в диаметре, является 16-м по величине объектом в поясе астероидов (хотя это не причина его номера). Однако важность Психеи значительно выше. В то время как большинство крупных астероидов преимущественно состоят из силикатов и карбонатов, Психея – это крупнейший астероид М-типа в Солнечной системе, наиболее богатый металлами.
Считается, что Психея состоит в основном из никеля и железа, но, помимо этого, она также содержит значительные количества драгоценных металлов на поверхности. Порой, это приводит к нелепым заголовкам, в которых говорится, что ее стоимость превышает всю мировую экономику, но нельзя забывать, что внезапное появление такого количества металлов привело бы к резкому падению их цены. Недавние переоценки плотности Психеи также ставят под сомнение, насколько она на самом деле богата металлами.
Планетологи считают, что Психея таит в себе истинные сокровища в виде информации, которую она может предоставить. Есть подозрение, что это – ядро, оставшееся после столкновения с объектом такого же размера. Если это так, то изучение Психеи позволит нам узнать много нового о ядрах других сохранившихся планет внутренней части Солнечной системы, включая нашу собственную, хотя есть и альтернативные версии ее происхождения. Обнаружение на поверхности Психеи молекул воды в соединении с металлами может иметь далеко идущие последствия для понимания происхождения воды на Земле.
Исследователи, возглавляемые д-ром Стефани Джармак, ранее работавшей в Юго-западном исследовательском институте (SwRI), США, используя JWST, обнаружили, что Психея поглощает свет с длиной волны 3 микрона. Эта длина волны связана с компонентами OH (гидроксильными) в молекулах, которые могут находиться в связанном с металлами состоянии или в составе воды. Поскольку Психея богата железом, вероятнее всего, были обнаружены гидроксиды железа, например, Fe(OH)3, более известные нам как ржавчина.
Однако, вода излучает свет с длиной волны 6 микрон, который не был обнаружен JWST или предыдущими наблюдениями. В связи с этим авторы исследования пришли к выводу, что концентрация воды на поверхности Психеи не превышает 39 частей на миллион. Это очень сухое место – на Луне, как полагают, концентрация воды составляет 100-400 ppm, а она поступает туда с солнечным ветром.
На Психее слишком много солнечного света, чтобы лед мог существовать на ее поверхности, но могут присутствовать минералы, содержащие воду, а также металлы, вступившие в реакцию с водой в прошлом.
Существует две возможных версии, объясняющих наличие гидроксидов. Во-первых, воду могла принести на Психею углеродистые хондритовые астероиды, которые, как известно, содержат ее. Такие астероиды распространены в главном поясе астероидов, и не исключено, что некоторые из них сталкивались с Психеей. Однако неизвестно, происходит ли это достаточно часто, чтобы объяснить наблюдаемые данные.
Вторая версия предполагает, что Психея образовалась за “снежной линией” Солнечной системы, где температура достаточно низкая, чтобы лед мог сохраняться, как это видно на внешних планетах. Как Психея переместилась в свое нынешнее местоположение, неизвестно, но если эта версия верна, то она должна была сохранить некоторую воду в процессе своего путешествия. В этом случае Психея не является остатком ядра протопланеты.
Этот спор перекликается с давним вопросом о воде на Земле. Пришла ли она с кометами и астероидами, или сохранилась глубоко в мантии во время, когда поверхность была магмой, а затем вышла наружу через вулканы? Если мы найдем ответ на этот вопрос для Психеи, то это может помочь нам решить эту загадку и ближе к дому.
“Понимание эволюции Солнечной системы тесно связано с интерпретацией состава астероидов, особенно M-типа, которые содержат большое количество металлов”, – говорит Джармак.
Космическая станция “Психея”, запущенная НАСА 13 октября 2023 года, пролетела уже треть пути к месту своего назначения, и она несомненно ответит на многие вопросы. Однако, она не может измерять спектры с длиной волны более 1,1 микрон. “Используя телескопы с другими длинами волн инфракрасного света, институт SwRI проведет исследование, которое предоставит дополнительную информацию к тем данным, что собирает станция Психея”, – говорит д-р Трэйси Бекер.
Исследование будет опубликовано в журнале Planetary Science Journal , а препринт доступен на сайте arXiv.org.
Читайте также: Что, если 12 июля 2038 года в Землю врежется астероид?
