Ученые раскрыли тайну аномального блеска астероида Психея

Астероид Психея мог в прошлом извергать расплавленный металл — но только если его химический состав похож на редкие металлческие метеориты. Исследование, опубликованное Journal of Geophysical Research: Planets, может пояснить, почему этот космический камень покрыт необычно блестящей металлической «мантией». Психея, картофелеобразный объект пояса астероидов между Марсом и Юпитером, выделяется странно высокой отражательной способностью. Радарные измерения показывают, что в среднем его поверхность отражает почти треть падающего света — минимум в два раза больше, чем у большинства астероидов. Ученые выдвигали гипотезу, что Психея может представлять собой обнаженное железно‑никелевое «ядро» планетезимали — реликт с ранней стадии формирования Солнечной системы. Некоторые даже подсчитали гипотетическую стоимость ее металлов в астрономические суммы: 100 000 квадриллионов долларов.

Однако высокая отражательная способность, возможно, характерна только для поверхности. В 2020 году новые оценки массы и объема Психеи указали на плотность порядка 3 700–4 100 кг/м3. Это выше средней плотности астероидов, но примерно вдвое меньше, чем следовало бы ожидать для полностью железо‑никелевого тела. Вкупе с данными по тепловому излучению поверхности эти цифры наводят на вывод: основная масса Психеи, вероятно, неметаллическая, тогда как ее верхняя оболочка обогащена металлом.

Древний вулканизм

Таким образом, остается открытым вопрос о происхождении этой металлической «корки». Среди возможных объяснений наиболее популярна идея ферровулканизма — вулканов с лавой из расплавленного металла вместо силикатной магмы.

Суть гипотезы в том, что в ранней истории Психеи металлическое ядро могло кристаллизоваться извне внутрь. В результате в глубине оставалась жидкая металлическая фракция, обогащенная легкими элементами. Разница в плотности между затвердевшей наружной коркой ядра и более легкой жидкой внутренностью могла вызвать нарастание давления, достаточного для того, чтобы расплавленный металл прорвался через мантию и вышел на поверхность через разломы. Ключевой момент: ферровулканизм реализуется лишь при определенных химических составах и физических условиях: многое зависит от величины давления, накапливаемого в жидком ядре.Чтобы выяснить, какие химические составы могли породить такие разломы, авторы новой работы — аспирант Делфтского технического университета Яап Йорритсма и профессор Вин ван Вестренен из Свободного университета Амстердама — создали компьютерные модели эволюции Психеи. Они рассматривали три возможных варианта о составу, соответствующие трём типам метеоритов: EH‑хондритам (редкие, каменистые, с низким содержанием свободного железа), H‑хондритам (распространенные каменистые метеориты со средним содержанием железа) и мезосидеритам (редкие, металлосодержащие смеси камня и металла). В моделях ученые просчитали, при каком составе формировались бы ядра нужного размера и какие внутри них могли возникнуть перепады давления, достаточные для выталкивания металлической магмы наружу.

Зонд решит загадку окончательно

Оказалось, что при низком содержании железа размеры ядер будут малыми, и внутреннего давления не хватит. Это указывает на то, что Психея с большой вероятностью должна была содержать значительную долю составов, близких к мезосидеритам. H‑хондриты также могли дать ферровулканизм, но только в случае достаточно высокой плотности и соответствующего соотношения легких и тяжелых элементов. 

Космический аппарат Psyche, запущенный в 2023 году, должен достичь астероида к июлю 2029 года и провести два года, снимая поверхность и собирая спектроскопические данные. Если на фотографиях и спектрах будут видны крупные металлические обнажения или следы потоков расплавленного металла, это станет убедительным свидетельством того, что ферровулканизм действительно происходил на Психее в прошлом. Такие открытия помогли бы не только объяснить внешний вид этого необычного астероида, но и об этапах формирования планет в молодой Солнечной системе.