Forestil dig en tid i solsystemets fortid, hvor asteroiderne ikke var solid sten, men klatter af smeltet jern. Det lyder mærkeligt, men det kan have været tilfældet. Og under de rigtige forhold ville nogle af disse asteroider have spiret vulkaner. En af disse asteroider, Psyche, er destinationen for en NASA-mission.
Det er konklusionen, som forskere ved University of Santa Cruz kom til i en ny undersøgelse, der snart blev offentliggjort i Geophysical Research Letters.
Forskerne er Francis Nimmo, professor i jord- og planetariske videnskaber ved University of California, Santa Cruz (UCSC), og kandidatstuderende Jacob Abrahams. De begyndte på denne forskning på grund af NASAs planer om at sende et rumfartøj til asteroiden Psyche. Psyche er en unik asteroide; ikke kun er det den største asteroide i vores solsystem, men det ser ud til at være den eksponerede jern- og nikkelkerne i en tidlig planet.
I kaoset i det tidlige solsystem kolliderede klumper og undertiden sammen. Over tid dannede de større og større bidder, der til sidst dannede sig i de klippeformede planeter. I fuldt dannede planeter som Jorden er jern- og nikkelkernen begravet under en silikatskorpe. Det er det samme på alle de jordiske planeter og måner og på de fleste asteroider.
Men nogle planetesimaler ville have lidt katastrofale kollisioner, og deres ydre lag ville være blevet fjernet og efterladt den udsatte smeltede jernrige kerne. Denne kerne ville være afkølet i de frise temperaturer i rummet, hvor overfladen sandsynligvis størkner først. Dette er, hvad de tror, der skete med Psyche.
”En dag vendte han sig mod mig og sagde: 'Jeg tror, at disse ting vil udbryde.'”
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetetary Sciences.
I forkant af NASAs mission til Psyche, blev Nimmo interesseret i metalliske asteroider. Han var interesseret i deres sammensætning, og i hvilke ledetråde til denne sammensætning kunne leveres af meteoritter her på Jorden. Han havde kandidatstuderende Jacob Abrahams kørt nogle modeller af, hvordan asteroiderne dannede sig og afkøles.
Det viser sig, i det mindste nogle af disse asteroider ville have oplevet vulkanudbrud af smeltet jern.
”En dag vendte han sig mod mig og sagde:” Jeg tror, at disse ting vil udbryde, ”sagde Nimmo i en pressemeddelelse. "Jeg har aldrig tænkt på det før, men det giver mening, fordi du har en flydende væske under en tæt skorpe, så væsken ønsker at komme op til toppen."
Disse ferro-vulkaner ville ikke have udbrudt på alle disse udsatte kerneasteroider. De skulle have været massiv nok til, at overfladen afkøledes og størknet, mens kernen forblev smeltet. Men ikke alle ville have opført sig på den måde.
"I nogle tilfælde ville det krystallisere fra midten ud og ikke have vulkanisme, men nogle ville krystallisere ovenfra og ned, så du får et solidt metalplade på overfladen med flydende metal under," sagde Nimmo.
I disse metalliske asteroider ville den størknede skorpe have komprimeret den flydende, smeltede kerne. Det ville have holdt det smeltede jern fastlåst i kernen. Men over tid ville der have været ændringer i skorpen.
Skorpen ville køle ned, og komprimering og afkøling ville have dannet spændingsrevner og fejl i skorpen. Den smeltede kerne var mere flydende og ville være under pres. Efterhånden som revner og fejl dannedes, ville det smeltede jern være sluppet væk og skabe ferro-vulkaner.
"... intet som den tykke, tyktflydende lavastrøm, du ser på Hawaii."
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetetary Sciences.
Vi ved ikke, hvordan nøjagtigt disse ferro-vulkaner ville have set ud. Men ifølge de to forskere er der mindst et par muligheder. stort set afhængigt af sammensætningen af den smeltede sten.
”Hvis det for det meste er rent jern, ville du have udbrud af overflader med lav viskositet, der spreder sig ud i tynde lag, så intet som de tykke, tyktflydende lavastrømme, du ser på Hawaii,” sagde Abrahams. "På den anden ekstreme måde, hvis der er lette elementer blandet ind og gasser, der ekspanderer hurtigt, kan du have eksplosiv vulkanisme, der muligvis efterlader gruber i overfladen."
Det er usandsynligt, at NASAs Psyche-mission vil kunne se noget klart bevis på denne ferro-vulkanisme. Det hele skete for milliarder af år siden, og kollisioner og slid ville have formet overfladen på asteroider som Psyche siden da. ”Det er ikke klart, hvordan de kan se ud nu,” sagde Abrahams.
Men der kan stadig være nogle tegn på disse ferro-vulkaner. Der kan være variationer i materialets farve på overfladen. Der kan endda være nogle vulkaniske åbninger. Men forvent ikke nogen lavakegler.
Psyche-missionen handler ikke strengt om at finde bevis for vulkanaktivitet; det har andre videnskabelige mål. Ifølge Nimmo kan det bedste sted at finde bevis for ferro-vulkansk aktivitet på asteroider som Psyche faktisk være i metalliske asteroider her på Jorden.
”Der er masser af disse metalliske meteoritter, og nu hvor vi ved, hvad vi leder efter, kan vi muligvis finde tegn på vulkanisme i dem,” sagde Nimmo. ”Hvis der kom materiale ud på overfladen, afkøles det meget hurtigt, hvilket ville afspejles i meteoritens sammensætning. Og det kan have huller i sig tilbage ved at undslippe gas. ”
Par forskerne præsenterede disse resultater på en nylig Lunar and Planetetary Science-konference og fandt, at et andet forskerteam var kommet til den samme konklusion. Et sammendrag af holdets resultater er her.
Dette er interessante resultater, delvis på grund af det billede, de maler. En planetesimal eller proto-planet, der rejser gennem det gamle solsystem, gennemgår en katastrofal kollision. Overfladen strippes væk, hvilket kun efterlader en smeltet kerne. Overfladen afkøles, fælder den smeltede kerne under, kun for at undslippe i ferro-vulkaner, da spændinger kræver revner i overfladen.
”Det er ikke en chokerende idé, men vi har bare aldrig tænkt på jernvulkanisme før, så det er noget nyt og interessant at undersøge,” sagde Abrahams.
NASAs Psyche-mission er planlagt at blive lanceret i 2022. I 2026 ankommer den til Psyche, hvorefter de bruger 21 måneder på kredsen om asteroiden, kortlægger dens overfladefunktioner og studerer dens andre egenskaber. Rumfartøjet vil indeholde flere instrumenter:
- Multispektral billedbehandling
- Gamma Ray og Neutron Spectrometer
- magnetometer
- X-Band Gravity Science Investigation
Psyche-missionen vil også teste et nyt laserkommunikationssystem kaldet Deep Space Optical Communication (DSOC).
Kilder:
- Pressemeddelelse: Jern vulkaner kan have udbrudt på metal asteroider
- Forskningsartikel: Ferrovolcanism: Iron Volcanism on Metallic Asteroids
- NASA Psyche Mission Oversigt
