Миссия «Психея»: как NASA будет исследовать загадочный металлический астероид
Французский писатель Жюль Верн восхищал читателей 19-го века дразнящей идеей о том, что путешествие к центру Земли действительно возможно. С тех пор ученые неоднократно доказали, что литературное путешествие Верна — это всего лишь научная фантастика. Экстремальные температуры недр Земли — около 5537 градусов по Цельсию в ядре — и сопутствующее сокрушительное давление, в миллионы раз превышающее давление на поверхности, не позволяют людям спускаться слишком далеко.
Тем не менее, о недрах Земли нам известно немало. Например, геофизики обнаружили, что ядро состоит из твердой сферы из железа и никеля, которая составляет 20% радиуса планеты. Эта сфера окружена оболочкой из тех же металлов, но уже в расплаве, и охватывает дополнительные 15% радиуса Земли.
Это и остальные наши знания о внутренней части нашего мира были получены косвенно — либо путем изучения магнитного поля Земли, либо того, как волны землетрясений отражаются от различных слоев под поверхностью Земли. Но непрямое открытие имеет свои ограничения. Так каким образом узнать больше о недрах нашей планеты, если до ядра невозможно добраться напрямую?
Ученые-планетологи считают, что лучший способ узнать о внутренней части Земли — это отправиться в открытый космос.
Старт роботизированной миссии НАСА к «металлическому» миру запланирован на 5 октября 2023 года. Эта миссия, летящий туда космический корабль и планета, которую он будет исследовать, имеют одно и то же имя — «Психея» (англ. Psyche). Профессор Джим Белл, вот уже шесть лет работающий в команде NASA Psyche, поделился деталями предстоящего грандиозного путешествия.
Об астероиде «Психея»
Астероиды — это маленькие миры: одни размером с небольшой город, а другие — с небольшую страну. Они являются строительными блоками, оставшимися от раннего, более агрессивного периода нашей Солнечной системы, во время которого формировались планеты.
Хотя большинство из них каменистые, ледяные или представляют собой сочетание того и другого, примерно 20% состоят из металла и близки по составу к ядру Земли. Так что заманчиво представить, что эти металлические астероиды — это куски ядер некогда существовавших планет, разорванные на части древними космическими столкновениями друг с другом. Может быть, изучая эти фрагменты, ученые могли бы напрямую узнать, на что похоже планетарное ядро.
Психея — самый крупный из известных металлических астероидов. Обнаруженная в 1852 году, они имеет сплющенную сферическую форму, напоминающую подушечку для булавок. Орбита Психеи пролегает между Марсом и Юпитером в главном поясе астероидов. Астроном-любитель может увидеть Психею в телескоп на своем балконе, но выглядеть она будет просто как светящаяся точка.
О миссии «Психея»
В начале 2017 года НАСА одобрило миссию на Психею стоимостью 1 миллиард долларов США. Для выполнения своей работы беспилотному космическому кораблю не нужно приземляться — вместо этого он будет многократно и методично облетать астероид, начиная с 700 километров, а затем спускаясь на 75 километров от поверхности, а возможно, и ниже.
После прибытия в августе 2029 года зонд потратит 26 месяцев на картографирование геологии, топографии и гравитации астероида; он будет искать признаки магнитного поля; и он сравнит состав астероида с тем, что ученые знают или думают, что знают о ядре Земли.
Центральные вопросы таковы: действительно ли Психея является незащищенным планетарным ядром? Является ли астероид одним большим каменным валуном, грудой щебня из более мелких валунов или чем-то совершенно другим? Есть ли признаки того, что предыдущие внешние слои этого маленького мира — кора и мантия — были давным-давно сорваны насильственно? И, возможно, самый важный вопрос: можно ли экстраполировать то, что мы узнали о Психее, для решения некоторых загадок ядра Земли?
О космическом корабле «Психея»
Корпус зонда примерно такого же размера и массы, как большой внедорожник. Солнечные батареи, простирающиеся чуть шире теннисного корта, питают камеры, спектрометры и другие системы.
Ракета SpaceX Falcon Heavy доставит Психею с Земли. В остальном Psyche будет полагаться на ионный двигатель — мягкое давление ионизированного газа ксенона, выбрасываемого из сопла, обеспечивает непрерывный, надежный и недорогой способ продвижения космического корабля в Солнечную систему.
Путешествие по медленной спирали протяженностью 24 миллиарда километров, включающее в себя гравитационный облет Марса, займет почти шесть лет. На протяжении всего круиза команда Psyche из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, и в Университете штата Аризона в Темпе, будет поддерживать постоянный контакт с космическим кораблем. Ученые будут отправлять и получать данные, используя гигантские радиоантенны NASA Deep Space Network.
Даже если мы узнаем, что Психея не является древним планетарным ядром, ее изучение значительно расширит наши знания о Солнечной системе и о том, как формируются планеты. В конце концов, Психея по-прежнему не похожа ни на один мир, который когда-либо посещали люди.
Возможно, мы пока не можем отправиться в центр Земли, но изучение космических тел может помочь раскрыть тайны, скрытые глубоко внутри планет — включая нашу собственную.