ο NASA αποστολή, ένα έργο με βαθιές ρίζες στο ΜΕχαράζει πορεία για έναν μεταλλικό διαστημικό βράχο που θα μπορούσε να είναι το απομεινάρι ενός πλανητικού πυρήνα σαν τον δικό μας.
Στις 13 Οκτωβρίου, η αποστολή Psyche της NASA εκτοξεύτηκε και τώρα το διαστημόπλοιο κατευθύνεται σε έναν μεταλλικό κόσμο.
Το Psyche, ένα διαστημόπλοιο μεγέθους βαν με ηλιακά πάνελ σαν φτερά, εκτοξεύτηκε πάνω σε έναν πύραυλο SpaceX Falcon Heavy την περασμένη Παρασκευή στις 10:19 π.μ. ανατολική ώρα. Ο προορισμός της Ψυχής είναι ένας αστεροειδής σε σχήμα πατάτας με το ίδιο όνομα που περιφέρεται γύρω από τον ήλιο εντός της κύριας ζώνης αστεροειδών μεταξύ Άρης και Ζεύς.
Οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι ο αστεροειδής Psyche, που είναι περίπου στο μέγεθος της Μασαχουσέτης, είναι κατασκευασμένος κυρίως από μέταλλο. Εάν συμβαίνει αυτό, ο αστεροειδής θα μπορούσε να είναι ο εκτεθειμένος πυρήνας ενός πρώιμου, νεοφυούς πλανήτη που μπορεί να έχει ενδείξεις για το πώς σχηματίστηκε ο πλούσιος σε μέταλλα πυρήνας της Γης.
«Είναι ένα παζλ. Και πρέπει όχι μόνο να καταλάβετε πώς ταιριάζουν τα κομμάτια μεταξύ τους, αλλά πρέπει να καταλάβετε και ποια είναι τα κομμάτια», λέει η επιστήμονας της έρευνας του MIT Jodie Ream, η οποία βοήθησε στο σχεδιασμό του μαγνητομέτρου.
Διαβάστε επίσης: Καιρικές ανησυχίες για την εκτόξευση πυραύλων Psyche της NASA
Λεπτομέρειες ταξιδιού και συνδέσεις MIT
Αφού εκτοξεύτηκε από το Διαστημικό Κέντρο Κένεντι της NASA, η αποστολή Psyche ξεκίνησε ένα εξαετές διαπλανητικό ταξίδι. Το 2026, το διαστημόπλοιο θα πλησιάσει τον Άρη, όπου η βαρυτική έλξη του πλανήτη θα εκτοξεύσει το διαστημόπλοιο στον αστεροειδή. Η αποστολή θα φτάσει στο Psyche κάποια στιγμή το 2029, όπου θα περάσει άλλους 26 μήνες περιφέροντας και ερευνώντας το διαστημικό βράχο, αναλύοντας τη σύνθεση της επιφάνειάς του, χαρτογραφώντας τη βαρύτητά του και μετρώντας τυχόν μαγνητικό πεδίο που μπορεί να διαθέτει.
Οι επιστήμονες στο MIT ηγούνται των μελετών του μαγνητικού πεδίου και της βαρύτητας του Psyche. Και, η αποστολή στο σύνολό της έχει μια ιστορία που χρονολογείται από το MIT. Ο κύριος ερευνητής του Psyche είναι ο απόφοιτος του MIT και πρώην καθηγητής Lindy Elkins-Tanton ’87, SM ’87, PhD ’02, τώρα καθηγητής στο State University της Αριζόνα, ενώ ο αναπληρωτής διευθυντής του είναι ο Benjamin Weiss, καθηγητής πλανητικής επιστήμης στο MIT. Στο ρόλο της ως αποστολής PI, η Elkins-Tanton, η οποία είναι επίσης αντιπρόεδρος της ASU Interplanetary Initiative, ηγείται μιας ομάδας που περιλαμβάνει μακροχρόνιους συναδέλφους του MIT στην πρώτη αποστολή σε έναν μεταλλικό κόσμο.
«Το να μπορώ να αναλάβω τη θεμελιώδη εξερεύνηση ενός νέου είδους κόσμου είναι μια συγκίνηση και ένα προνόμιο πέρα από οτιδήποτε είχα οραματιστεί για τη ζωή μου», λέει ο Elkins-Tanton. «Αλλά το καλύτερο μέρος είναι να βοηθήσει στη δημιουργία και υποστήριξη μιας τεράστιας ομάδας ανθρώπων που βρίσκονται όλοι μαζί σε αυτό το ταξίδι».
Μια Υπόθεση για την Προέλευση της Ψυχής
Οι επιστήμονες έχουν υποθέσει ότι η Ψυχή μπορεί να αντιπροσωπεύει μια περίπτωση πλανητικής διακοπής ανάπτυξης. Ενώ η Γη και άλλοι βραχώδεις πλανήτες συνέχισαν να συσσωρεύουν υλικό γύρω από τους πλούσιους σε μέταλλα πυρήνες τους πριν από περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια, το Psyche μπορεί να είχε ένα πρόωρο τέλος, έχοντας πολλαπλές συγκρούσεις που έσκασαν από τη βραχώδη επιφάνειά του, αφήνοντας πίσω έναν γυμνό μεταλλικό πυρήνα. Αυτός ο πυρήνας, πιστεύουν οι επιστήμονες, θα μπορούσε να διατηρήσει τα στοιχεία που σχημάτισαν επίσης το κέντρο της Γης.
«Αυτή θα είναι η πρώτη φορά που θα στείλουμε μια αποστολή σε ένα σώμα που δεν είναι κυρίως ροκ ή πάγος, αλλά μέταλλο», λέει ο Weiss. «Όχι μόνο αυτός ο αστεροειδής είναι δυνητικά ένας μεταλλικός κόσμος, αλλά οι αστεροειδείς είναι δομικά στοιχεία πλανητών. Έτσι η Ψυχή θα μπορούσε να μας πει κάτι για το πώς σχηματίστηκαν οι πλανήτες».
Οι σπόροι μιας αποστολής για εξερεύνηση ενός αστεροειδούς όπως το Psyche φυτεύτηκαν κατά τη διάρκεια μιας τυχαίας συνομιλίας μεταξύ του Weiss και του Elkins-Tanton το 2010 στο MIT. Εκείνη την εποχή, ο Elkins-Tanton ήταν καθηγητής στο Τμήμα Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών Επιστημών του MIT και μόλις είχε τελειώσει τη διδασκαλία της ημέρας.
«Καθώς περνούσε από το γραφείο μου, είπα, ‘Ε, έχεις ένα λεπτό;’», θυμάται ο Weiss.
Ο Βάις μελετούσε δείγματα του Αλιέντε, ενός μετεωρίτη που έπεσε στη Γη το 1969 ως βροχή θραυσμάτων. Τα δείγματα φάνηκαν μαγνητισμένα, αλλά και περιέργως άλυτα. Ο Βάις αναρωτήθηκε πώς ένα τέτοιο σώμα θα μπορούσε να μαγνητιστεί χωρίς κανένα σημάδι της τήξης και της ανάδευσης που συνήθως παράγει μαγνητικά πεδία στο διάστημα.
Έχοντας μόλις δώσει διάλεξη για το θέμα της τήξης των πυρήνων και του σχηματισμού πλανητών, ο Elkins-Tanton πρόσφερε μια ιδέα: Όταν ένας πλανήτης σχηματίζεται για πρώτη φορά, δεν είναι κάτι περισσότερο από μια συσσώρευση άλυτων πετρωμάτων και σκόνης. Καθώς περισσότερο υλικό συντρίβεται στον νήπιο πλανήτη, οι συγκρούσεις σπρώχνουν τις πιο εσωτερικές περιοχές, δημιουργώντας έναν λιωμένο, αναδεύσιμο πυρήνα, που περιβάλλεται από άλυτο υλικό. Ο λιωμένος, στροβιλιζόμενος πυρήνας θα μπορούσε να γυρίσει ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο θα μπορούσε να αποτυπώσει στα εξωτερικά, άλυτα στρώματα ενός πλανήτη.
Ίσως, συνειδητοποίησαν και οι δύο, ότι τα μαγνητισμένα, άλυτα θραύσματα του Αλιέντε προέρχονταν από το εξωτερικό στρώμα ενός πλανητιστικού ή πρώιμου πλανήτη, που φιλοξενούσε έναν λιωμένο, μαγνητικό πυρήνα. Αν συνέβαινε αυτό, τότε ίσως και άλλα θραύσματα μετεωριτών είναι επίσης υπολείμματα πρώιμων, διαφοροποιημένων πλανητών.
«Το να ακούς τον Μπεν να μιλάει για τη συγκλονιστική του ανακάλυψη του μαγνητισμού στον μετεωρίτη Αλιέντε και μετά να έχει αμέσως ένα νοητικό μοντέλο της φυσικής και της χημείας του σχηματισμού που θα μπορούσε να είχε οδηγήσει σε αυτό, ήταν απλώς μια στιγμή καθαρής χαράς», λέει ο Elkins-Tanton. την πραγματοποίησή τους.
Αυτή και ο Βάις έγραψαν τις ιδέες τους δύο 2011 χαρτιά. Τότε, οι μηχανικοί ήρθαν να χτυπήσουν.
«Η Λίντι έλαβε μια κλήση από JPL (Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA)», λέει ο Weiss. «Διάβαζαν την εφημερίδα και είπαν: «Είναι πολύ ωραίο. Υπάρχει τρόπος να δοκιμάσετε αυτήν την ιδέα, ότι θα μπορούσατε να λιώσετε εν μέρει σώματα και να μαγνητίσετε μετεωρίτες;»
Το κάλεσμα ξεκίνησε μια σειρά ιδεών μπρος-πίσω που τελικά εξελίχθηκε σε ιδέα αποστολής: να στείλει ένα διαστημόπλοιο για να εξερευνήσει έναν αρχαίο πλανητικό πυρήνα. Ο αστεροειδής Psyche, συνειδητοποίησαν, ήταν η καλύτερη βολή τους, καθώς είναι σχετικά κοντά στη Γη και έχει δείξει σημάδια πλούσιου σε μέταλλα περιεχομένου που μοιάζει με πυρήνα.
Πεδίο ενός αστεροειδούς
Το 2017, της ομάδας Η πρόταση για αποστολή στην Ψυχή πήρε πράσινο φως ως μέρος του Προγράμματος Ανακάλυψης της NASA. Ο Elkins-Tanton, ο οποίος είχε μετακομίσει από τότε στο ASU, έγινε επικεφαλής της αποστολής, ενώ ο Weiss; Maria Zuber, Καθηγήτρια Γεωφυσικής στο EA Griswold του MIT και αντιπρόεδρος για την έρευνα. και άλλοι στο MIT εντάχθηκαν στην επιστημονική ομάδα της αποστολής. Μαζί, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί στο JPL σχεδίασαν το υλικό που θα χρειαζόταν ένα διαστημόπλοιο για να προσδιορίσει εάν το Psyche είναι ένας πυρήνας πλούσιος σε μέταλλα.
Γιορτάζοντας την επιτυχή ολοκλήρωση των περιβαλλοντικών δοκιμών του @MissionToPsyche διαστημόπλοιο με αποστολή PI και πρώην μαθητή @ltelkins ! pic.twitter.com/U3YueLJRA7
— Maria Zuber (@maria_zuber) 16 Απριλίου 2022
Αποφάσισαν τρία όργανα: ένα μαγνητόμετρο που θα αναζητά σημάδια ενός αρχαίου μαγνητικού πεδίου που θα μπορούσαν να αποτυπωθούν στα επιφανειακά στρώματα της Ψυχής. Ένα ζευγάρι κάμερες που θα τραβήξουν εικόνες και θα εντοπίσουν τυχόν οπτικά σημάδια μετάλλου στην επιφάνεια της Ψυχής. και ένα φασματόμετρο ακτίνων γάμμα και νετρονίων που θα μετρήσει τις εκπομπές νετρονίων και ακτίνων γάμμα από τον αστεροειδή. Αυτές οι μετρήσεις μπορούν να πουν στους επιστήμονες εάν και ποια μεταλλικά στοιχεία βρίσκονται στην επιφάνειά του.
Το διαστημόπλοιο θα φέρει επίσης ένα σύστημα επικοινωνίας, το οποίο θα χρησιμοποιείται κυρίως για την αποστολή δεδομένων και τη λήψη εντολών με τη μορφή ραδιοκυμάτων. Μια επιστημονική ομάδα με επικεφαλής τον Zuber θα χρησιμοποιήσει επίσης το σύστημα για να πραγματοποιήσει μια μελέτη βαρύτητας. Η ομάδα θα αναλύσει τα ραδιοκύματα καθώς το διαστημικό σκάφος περιστρέφεται γύρω από τον αστεροειδή, για να δει πώς αυτά και το διαστημόπλοιο επηρεάζονται από τη βαρυτική έλξη του αστεροειδούς. Αυτές οι αναλύσεις θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να χαρτογραφήσουν το πεδίο βαρύτητας του Psyche, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να προσδιορίσει τη μάζα του αστεροειδούς και πόσο πιθανό αυτή η μάζα είναι κατασκευασμένη από μέταλλο.
Η έρευνα του μαγνητομέτρου διευθύνεται από τον Weiss και περιλαμβάνει άλλους στο MIT. Το όργανο σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε από ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Δανίας. Η ομάδα συνεργάστηκε με μηχανικούς της JPL για να βελτιώσει τη σχεδίαση του μαγνητομέτρου, το οποίο αποτελείται από δύο αισθητήρες εγκατεστημένους σε ένα βραχίονα που μοιάζει με βραχίονα – μια διαμόρφωση που θα βοηθήσει το όργανο να πάρει οποιοδήποτε μαγνητικό σήμα από τον ίδιο τον αστεροειδή, εν μέσω του «θορύβου» από το διαστημόπλοιο. , τα ηλιακά πάνελ του και το περιβάλλον του.
Για να ερμηνεύσει οποιοδήποτε μαγνητικό πεδίο συλλαμβάνει το μαγνητόμετρο από το Psyche, η ομάδα του MIT έχει αναπτύξει μια «βιβλιοθήκη» προσομοιωμένων μοτίβων μαγνητικού πεδίου.
Μια ματιά μπροστά
«Το διάστημα είναι γεμάτο με μαγνητικά πεδία που προέρχονται από πλανήτες, τον δικό μας ήλιο και τον ηλιακό άνεμο», λέει η ερευνήτρια του MIT Rona Oran. “Η βιβλιοθήκη προσομοίωσης μας θα μας επιτρέψει να εξετάσουμε διαφορετικά σενάρια, έτσι ώστε όταν φτάσουμε στο Psyche, να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα εργαλεία για να εξάγουμε το πραγματικό, πραγματικό πεδίο του αστεροειδούς.”
Στην πραγματικότητα, η ομάδα θα έχει πολλές πιθανότητες να βελτιώσει τη βιβλιοθήκη και την κατανόησή της για τα μαγνητικά πεδία γύρω από το διαστημόπλοιο, καθώς θα κάνει το δρόμο του προς τον αστεροειδή. Λίγο μετά την εκτόξευση του Psyche, οι μηχανικοί θα ενεργοποιήσουν το μαγνητόμετρο, το οποίο στη συνέχεια θα μετρά συνεχώς τα μαγνητικά πεδία γύρω από το διαστημόπλοιο, καθ’ όλη τη διάρκεια του ταξιδιού του. Αυτά τα δεδομένα θα κατεβαίνουν τακτικά στο JPL και θα μεταδίδονται σε δύο κέντρα επεξεργασίας δεδομένων στο MIT, όπου οι Oran, Weiss και άλλοι θα χρησιμοποιούν τα δεδομένα για να βελτιώσουν την κατανόησή τους για το τι μπορεί να βρουν γύρω από τον ίδιο τον αστεροειδή.
«Είναι η πρώτη φορά που η ομάδα μας ηγείται μιας επιστημονικής έρευνας σε ένα διαστημόπλοιο», λέει ο Weiss. «Μόλις ξεκινήσει η αποστολή, είμαστε έτοιμοι να το εκτελέσουμε. Είναι μεγάλη ευθύνη, και επίσης απίστευτα συναρπαστικό».
Διαβάστε επίσης:
Το Psyche της NASA “Go” για εκτόξευση, αλλά ο καιρός έχει άλλα σχέδια
Το διαστημικό σκάφος της NASA προετοιμάζεται για το επικό ταξίδι 2,5 δισεκατομμυρίων μιλίων
