يكشف تلسكوب هابل عن سطح صدئ لكويكب سايكي

جسم مستدير باللون الأزرق والبني في الفضاء به حفر كبيرة وصغيرة.

مفهوم الفنان لـ 16 Psyche ، كويكب ضخم يقع على بعد 230 مليون ميل (370 مليون كيلومتر) من الأرض. كشفت الملاحظات الجديدة للأشعة فوق البنفسجية للكويكب وسطحه أنه قد يكون مصنوعًا بالكامل من النيكل والحديد ، مما يجعله المرشح المثالي لرواية قصة كيفية تشكل الكواكب الشبيهة بالأرض. يُعتقد أنه جوهر تشكيل الكوكب الفاشل. الصورة عبر Maxar / ASU / P. Rubin /
ناسا /مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

فريق من العلماء بقيادةتريسي بيكرالتابعمعهد الجنوب الغربي للبحوثفي سان أنطونيو ، تكساس ، في 26 أكتوبر 2020 ، قال ذلك الأعمق على الإطلاقفوق بنفسجيكشفت ملاحظات الكويكب 16 Psyche سرًا: قد يكون الكويكب مصنوعًا بالكامل من الحديد والنيكل ، وقد يكون سطحه مغطى بالصدأ. تم تصنيف Psyche بالفعل على أنهكويكب من النوع M.، أي كويكب معروف باحتوائه على نسبة كبيرة من المعدن. إنه أحد أضخم الأجسام المعروفة حاليًا بأنها تدور في مدار في النظام الشمسيحزام الكويكباتبين المريخ والمشتري. بشكل عام ، الكويكبات المعدنية نادرة ، وكشفت الدراسة أن Psyche قد تكون أكثر الكويكبات شبيهة بالمعادن من بين جميع الكويكبات المعروفة. وهكذا ، لدى Psyche قصة ترويها عن الكواكب الصلبة مثل الأرض وما حدث عندما كانت تتشكل قبل 4 1/2 مليار سنة.

هؤلاء العلماءورقمن المقرر نشره في عدد ديسمبر 2020 منمراجعة الأقرانمجلةعلوم الكواكب.

التقويمات القمرية لـ ForVM 2021 متاحة الآن! إنهم يقدمون هدايا عظيمة. اطلب الان. الذهاب بسرعة!

بقطر 140 ميلاً (225 كم) ، يمتد Psyche تقريبًا المسافة بين فيلادلفيا وواشنطن العاصمة ، ويوفر الكثير من الأسطح للعلماء للمراقبة والدراسة. كشفت الملاحظات الجديدة للأشعة فوق البنفسجية (UV) للكويكب الضخم أن سطح Psyche ربما يكون مصنوعًا في الغالب من الحديد ، لكن العلماء يعتقدون أن هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لتأكيد النتائج التي توصلوا إليها ، حيث قدمت النماذج المعملية نتائج متضاربة.

امرأة شقراء شابة تحمل نموذجًا مطبوعًا ثلاثي الأبعاد مقاس 7 بوصات لـ Psyche.

ترايسي بيكر ، عالمة الكواكب في معهد الأبحاث الجنوبي الغربي ، هي المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة. صورة عبرSwRI.

بيكر ، عالم الكواكب في معهد ساوث ويست للأبحاث ، هو المؤلف الرئيسي للورقة. قالت لـ ForVM:

الطريقة التي يعكس بها Psyche ضوء الأشعة فوق البنفسجية تشبه إلى حد بعيد الطريقة التي يعكس بها الحديد والنيازك المعدنية ضوء الأشعة فوق البنفسجية ؛ يشبه طيف الأشعة فوق البنفسجية للنفسية طيف الحديد. لكننا نلاحظ أنه في نماذج الكمبيوتر الخاصة بنا ، وجدنا أنه يمكننا إعادة إنتاج طيف Psyche باستخدام أقل من 10٪ من الحديد الممزوج بمواد أخرى. لذلك ، لا يمكننا أن نستنتج بشكل قاطع كمية الحديد الموجودة على السطح ، لكن يبدو أن بعض المعادن موجودة.

وجد العلماء أيضًا طريقة أخرى للكشف عن الحديد على السطح: من خلال البحث عنهالصدأ. بعد كل شيء ، حيث يوجد الحديد ، قد يكون هناك صدأ أو شيء مشابه. للعثور عليه ، ركز فريق بيكر جهودهم على البحث عن دليل طيفي لأكسيد الحديد ، والذي يُلاحظ عادةً على الأرض والأجسام الأخرى كصدأ. احتاج العلماء إلى طريقة لاكتشاف آثار أكسيد الحديد. على الرغم من عدم تمكننا من جمع عينة من 230 مليون ميل (370 مليون كيلومتر) ، فإن عمليات المراقبة فوق البنفسجية (UV) قدمت الحل.أشعة فوق البنفسجيةيتكون من أطوال موجية قصيرة غير مرئية للعين البشرية ولكنها تحمل طاقة عالية ، وهي قادرة على إتلاف الأنسجة الحية والتسبب في حروق الشمس وسرطان الجلد. لكن في علم الفلك ، تعد هذه الأطوال الموجية القصيرة للضوء مفيدة ويمكن أن تساعد العلماء على فهم التركيب الكيميائي والكثافة ودرجة الحرارة. بالنسبة لهؤلاء الباحثين ، كان ضوء الأشعة فوق البنفسجية هو المفتاح للمساعدة في الكشف عن أكسيد الحديد على سطح Psyche.

قال بيكر:

تُظهر الأعمال المختبرية الحديثة أنه يمكنك رؤية بصمات أكسيد الحديد في الأشعة فوق البنفسجية أفضل من الأطوال الموجية الأخرى ، لذلك أردنا البحث عنها. كما أن الأشعة فوق البنفسجية حساسة جدًا للطبقة العلوية من جسم الكواكب ، لذلك سنتمكن من رؤية مقدار [تغير سطح الكويكب بمرور الوقت].

شارك فريق بيكر في مراقبة المريض لـ Psyche ، وأخذ قياسات الأشعة فوق البنفسجية على جانبي الكويكب للحصول على صورة كاملة لسطحه. أتى صبر الفريق ثماره عندما رأوا أدلة على أكسيد الحديد. قال بيكر في أبيان:

تمكنا من تحديد ، لأول مرة على أي كويكب ، ما نعتقد أنه نطاقات امتصاص أكسيد الحديد فوق البنفسجي. هذا مؤشر على حدوث الأكسدة على الكويكب ، والتي يمكن أن تكون نتيجة للرياح الشمسية التي تضرب السطح.

آلة ذات عجلات معقدة على منظر طبيعي صخري محمر تحت سماء رمادية وردية.

التقط المسبار كيوريوسيتي هذه الصورة الذاتية أثناء العبورفيرا روبين ريدجعلى سطح المريخ ، تظهر الأوساخ المحمرّة التي تغطي سطح الكوكب. يرجع هذا اللون الأحمر إلى الوجود الشديد لأكسيد الحديد ، أو جزيئات الصدأ ، التي تتطاير حول السطح بفعل رياح المريخ. إن وجود الصدأ على الأجرام السماوية مثل المريخ و Psyche يعطي العلماء أدلة على كمية الحديد الموجودة على أسطحها. صورة عبرناسا/ مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.

على الرغم من أن هذه هي المرة الأولى التي يلاحظ فيها العلماء دليلًا على وجود أكسيد الحديد على كويكب ، إلا أنها ليست المرة الأولى التي يُلاحظ فيها الصدأ في نظامنا الشمسي. المريخ - غالبًا ما يشار إليه باسم الكوكب الأحمر بسبب لونه - مغطى بجزيئات الصدأ ، والتي تتطاير حول الكوكب حيث تشكل الرياح سطحه. وعلى الرغم من أن ظهور الصدأ على Psyche لا يعني بالضرورة أن الكويكب يتآكل ، فقد اكتشف العلماء دليلًا على حدوث تغيرات في السطح.

أثناء الملاحظات ، لاحظ فريق بيكر أن الطبقات العلوية من Psyche بدت أكثر انعكاسًا عند أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية الأعمق. بينما قالت بيكر إن هذه الظاهرة تتطلب مزيدًا من الدراسة ، أشارت إلى أن السطوع المرصود قد يكون نتيجة لمزيد من التجوية في الفضاء. قالت:

تتعرض جميع أجسام الكواكب لعوامل التجوية في الفضاء بفعل الشمس ، ومعالجة أخرى من خلال تأثيرات صغيرة من النيازك الدقيقة ، والتي ستغير أسطحها. إن توصيف التجوية في الفضاء مفيد لفهم المدة التي تعرض فيها السطح للفضاء.

أجرى فريق بيكر ملاحظات لانبعاثات الأشعة فوق البنفسجية على Psyche باستخدام مطياف التصوير بالتلسكوب الفضائي (STIS) على تلسكوب هابل الفضائي (HST). قبل الدراسة ، لم يتم إجراء أي ملاحظات سابقة للأشعة فوق البنفسجية عن Psyche ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى صعوبة إجراء الدراسات باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية. قال بيكر:

لا يمكننا رصد أي أجسام في الأشعة فوق البنفسجية من التلسكوبات الأرضية ، لأن غلافنا الجوي يحجب الأشعة فوق البنفسجية. الطريقة الوحيدة لرصد أجسام النظام الشمسي في الأشعة فوق البنفسجية هي باستخدام التلسكوبات الفضائية ، وهي محدودة. لم تُلاحظ النفس عند هذه الأطوال الموجية - فوق الأشعة فوق البنفسجية المتوسطة والبعيدة - من الضوء من قبل. كانت هناك ملاحظات قريبة من الأشعة فوق البنفسجية من مستكشف الأشعة فوق البنفسجية الدولي (IUE) ، ولكن هذه الملاحظات HST تذهب أبعد في الأشعة فوق البنفسجية من أي وقت مضى.

قبل الدراسة الجديدة ، اعتقد العلماء بالفعل أن Psyche هي جوهر بقايا aكوكب أوليالتي لم تنته من تشكيلها. كشفت الملاحظات الجديدة ، واكتشاف بصمات أكسيد الحديد ، أن الكويكب فريد حقًا ، بل إنه يشبه الأرض أكثر مما كان يُعتقد سابقًا. قال بيكر:

لقد رأينا أحجارًا نيزكية في الغالب معدنية ، ولكن Psyche يمكن أن تكون فريدة من نوعها من حيث أنها قد تكون كويكبًا مصنوعًا بالكامل من الحديد والنيكل. الأرض لها نواة معدنية وغطاء وقشرة. من المحتمل أنه أثناء تشكل كوكب أولي Psyche ، اصطدم بجسم آخر في نظامنا الشمسي وفقد غلافه وقشرته.

منظر جزئي لكويكب محفور مع مركبة فضائية بأجنحة واسعة من الألواح الشمسية على شكل X.

ستنطلق مهمة Psyche التابعة لوكالة ناسا باتجاه كويكب يحمل نفس الاسم في عام 2022. ويفترض العلماء أن هذا الكويكب هو في الواقع بقايا تشكيل فاشل للكوكب. أظهرت دراسات الأشعة فوق البنفسجية الجديدة مع هابل أن Psyche فريدة من نوعها أكثر من ذلك ، لأنها قد تتكون بالكامل من النيكل والحديد ، وأن الحديد قد يصدأ. صورة عبرناسا / مختبر الدفع النفاث- معهد كاليفورنيا للتقنية.

لطالما أثارت بقايا الطعام من لعبة الكر والفر هذه الاهتمام بـ Psyche. في عام 2017 ، ناساأعلنمهمة إلى الكويكب ، والتي ستكون أول مهمة من نوعها إلى جسم غير مصنوع من الصخور أو الجليد. من المقرر إطلاق المركبة المدارية التابعة لناسا في عام 2022 ، وستصل إلى Psyche في عام 2026 ، وتؤكد أو تنكر ملاحظات العلماء ونظرياتهم. بغض النظر عن النتيجة ، يتطلع بيكر إلى رؤية الأسرار التي ستكشفها المهمة. هيقالت:

ما يجعل Psyche والكويكبات الأخرى مثيرة جدًا للاهتمام هو أنها تعتبر اللبنات الأساسية للنظام الشمسي. لفهم ما الذي يتكون منه الكوكب حقًا ولرؤية ما بداخله أمر رائع. بمجرد أن نصل إلى Pysche ، سنفهم أخيرًا ما إذا كان هذا هو الحال ، حتى لو لم يسير كما نتوقع. في أي وقت توجد فيه مفاجأة ، تكون دائمًا مثيرة.

خلاصة القول: كشفت الملاحظات الجديدة للكويكب Psyche باستخدام Hubble Space Telecope أن الكويكب قد يكون مصنوعًا بالكامل من النيكل والحديد. يبدو أن سطحه يصدأ. يوفر العمل الجديد للعلماء رؤية فريدة لما تبدو عليه الكواكب الشبيهة بالأرض أثناء التكوين.

المصدر: HST UV Observations of Asteroid (16) Psyche

عبر SwRI