ستاره‌شناسان از جزئی‌ترین نقشه سیارک فلزی سایکی رونمایی کردند!!

 

 

اگر می‌خواهید یک مطالعه درباره منظومه شمسی انجام دهید، ممکن است به سمت کمربند اصلی سیارکی بین مریخ و مشتری بروید. اینجاست که می‌توانید صخره‌های باستانی مربوط به روزهای اولیه منظومه شمسی را پیدا کنید. در خلاء سرد فضا، دور از خورشید، سیارک‌ها تا حد زیادی تحت تأثیر هوازدگی فضا قرار نگرفته‌اند.

 

دانشمندان فضایی گاهی به دلیل شواهدی که در اختیار دارند، از سیارکها – و قطعات شهاب‌سنگ آنها که به زمین می‌افتند – به عنوان کپسول زمان یاد می‌کنند.

 

سیارک سایکی بسیار جالب است و ناسا در حال اعزام ماموریتی برای بررسی این تکه غیر معمول سنگی است.

 

پیش از آن ماموریت، تیمی از محققان مشاهدات سایکی را از مجموعه‌ای از تلسکوپ‌ها ترکیب کردند و نقشه‌ای از سطح سیارک ساختند.

 

ستاره‌شناسان سیارکها را به سه دسته تقسیم می‌کنند. سیارکهای کربن‌دار یا نوع C رایج‌ترین نوع هستند. آنها حدود 75 درصد از سیارکهای شناخته شده را تشکیل می‌دهند و حاوی مقادیر زیادی کربن هستند. کربن آنها را تیره می‌کند و آلبدوی کمی دارند.

 

سیارکهای سیلیسی یا نوع S دومین نوع رایج هستند. آنها حدود 17 درصد از سیارکهای شناخته شده را تشکیل می‌دهند و بیشتر از سیلیکاتهای آهن و منیزیم ساخته شده‌اند.

 

سیارکهای فلزی یا نوع M نادرترین نوع سیارکها هستند و حدود 8 درصد از سیارکهای شناخته شده را تشکیل می‌دهند. به نظر می‌رسد این سیارکها حاوی فلز بیشتری نسبت به انواع دیگر سیارکها هستند و دانشمندان فکر می‌کنند که آنها منبع شهاب‌سنگ‌های آهنی هستند که به زمین می‌افتند. شهاب‌سنگ‌های نوع M یکی از اولین منابع آهن در تاریخ بشر بودند.

 

سایکی 16 یک سیارک از نوع M است. این سیاره کوتوله نیز نامیده می‌شود زیرا قطر آن حدود 220 کیلومتر (140 مایل) است. از آن به عنوان 16 Psyche یاد می‌شود زیرا شانزدهمین سیاره کوچک کشف شده بود. (سیارکهای بزرگتر مانند سایکی به عنوان سیارات کوچک نیز شناخته می‌شوند.)

 (NASA/JPL-Caltech/ASU)

 

سایکی (Psyche) را به دلیل غنی بودن از آهن و نیکل که در آن وجود دارد، “سیارک معدن طلا” می‌نامند.

 

تصاویر نور مرئی از سایکی چیز زیادی به ما نمی‌گویند. VLT رصدخانه جنوبی اروپا تعدادی عکس از این سیارک گرفته است، اما آنها هیچ جزئیاتی را فاش نکردند.

 

تاریخچه سایکی، قطعی  نیست. برای مدت طولانی، ستاره‌شناسان فکر می‌کردند که این هسته آهنی در معرض برخورد یک جسم بسیار بزرگتر واقع شده است. در این فرضیه، یک برخورد قدرتمند یا برخوردهای متوالی، پوسته و گوشته بدن را از بین می‌برد.

 

بدنه بزرگتر کاملاً متمایز می؟‌شد و قطر آن چیزی در حدود 500 کیلومتر (310 مایل) بود. با از بین رفتن پوسته و گوشته، فقط هسته غنی از آهن باقی ماند.

 

این ایده با گذشت زمان از بین رفت و ستاره‌شناسان به رصد آن ادامه دادند. شواهد نشان داد که آنقدر متراکم نبود که آهن جامد باشد و احتمالاً متخلخل است.

 

محققان دیگر پیشنهاد کردند که فرایند تشکیل سایکی به نحوی مختل شده و سپس دوباره به عنوان ترکیبی از فلزات و سیلیکاتها ایجاد شده است. یک مطالعه نشان داد که Psyche آنقدرها که تصور می‌شد غنی از فلز نیست و بیشتر یک توده آوار است. در آن سناریو، برخورد با سیارک‌های معمولی‌تر از نوع C، لایه‌ای از کربن و مواد دیگر را روی سطح سایکی رسوب کرد.

 

عجیبترین ایده پشت منشا سایکی، ایده آتشفشانی است. یک مطالعه در سال 2019 شواهدی را ارائه کرد که نشان می‌دهد سایکی زمانی مذاب بوده است. در آن سناریو، لایه‌های بیرونی سرد شدند و ترک‌های تنشی ایجاد کردند و هسته مذاب شناور به صورت آتشفشان‌های آهنی فوران کرد.

 

تنها راه برای اینکه مطمئن شوید سایکی چیست این است که بروید و به آن نگاه کنید. بنابراین این کاری است که ناسا انجام می‌دهد.

 

این ماموریت Psyche نام دارد و قرار است در پاییز 2022 پرتاب شود. این فضاپیما برای رسیدن به Psyche در سال 2026 بر پیشرانه خورشیدی-الکتریکی و یک مانور کمکی گرانشی با مریخ تکیه خواهد کرد.

 

این سیارک 21 ماه را صرف مطالعه این سیارک خواهد کرد و چهار مسیر مداری مجزا را دنبال خواهد کرد که هر مسیر متوالی نزدیکتر از مسیر قبلی است.

 

تصویری از کاوشگر سایکی در نزدیکی سیارک سایکی. (NASA/JPL-Caltech/ASU)

 

کاوشگر با نزدیک‌تر شدن به سیارک، روی اهداف علمی مختلف تمرکز خواهد کرد.

 

تیمی از محققان نقشه جدیدی از سطح روان را برای کمک به آماده شدن برای ماموریت ساختند.

 

این نقشه در مقاله‌ای در مجله تحقیقات ژئوفیزیکی: سیارات منتشر شده است. عنوان آن “سطح ناهمگن سیارک سایکی (16)“ است و نویسنده اصلی آن ساوریو کامبیونی از دپارتمان علوم زمین، جو و سیاره MIT (EAPS) است.

 

کامبیونی در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: “سطح سایکی بسیار ناهمگن است.” “که یک سطح تکامل یافته است و این نقشه‌ها تایید می‌کنند که سیارکهای غنی از فلز، جهان‌های معمایی جالبی هستند. این دلیل دیگری است که مشتاقانه منتظر ماموریت Psyche به سمت سیارک باشیم.”

 

در این مطالعه، نویسندگان از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) برای بررسی بهتر 16 Psyche استفاده کردند. ALMA یک تلسکوپ رادیویی است که از 66 آنتن با دقت بالا تشکیل شده است. آنتنهای جداگانه با هم به عنوان تداخل سنج با وضوح بالا عمل می‌کنند.

 

ALMA در طول‌موج‌های حساس به دما و برخی خواص الکتریکی مواد روی سطح سایکی عمل می‌کند.

 

کاترین دکلیر، استادیار علوم سیاره‌ای و نجوم در Caltech، می‌گوید: سیگنال‌های آنتن‌های ALMA را می‌توان در یک سیگنال مصنوعی که معادل یک تلسکوپ با قطر 16 کیلومتر (10 مایل) است، ترکیب کرد. “هرچه تلسکوپ بزرگتر باشد، وضوح بالاتر است.”

 

نقشه جدید براساس دو نوع اندازه‌گیری است. یکی اینرسی حرارتی است که مدت زمانی طول می‌کشد تا یک ماده به دمای محیط خود برسد. اینرسی حرارتی بالاتر به این معنی است که زمان بیشتری می‌برد.

 

دومی ثابت دی‌الکتریک است. ثابت دی‌الکتریک نشان می‌دهد که یک ماده چقدر گرما، الکتریسیته یا صدا را به خوبی هدایت می‌کند. ماده‌ای با ثابت دی‌الکتریک پایین هدایت ضعیفی دارد و عایق خوبی است و بالعکس.

 

محققان مشاهدات ALMA از اینرسی حرارتی و ثابت دی‌الکتریک را گرفتند و صدها شبیه‌سازی را انجام دادند تا ببینند کدام ترکیب مواد می‌تواند آنها را توضیح دهد. کامبیونی می‌گوید: «ما این شبیه‌سازی‌ها را منطقه به منطقه اجرا کردیم تا بتوانیم تفاوت‌هایی را در ویژگی‌های سطح پیدا کنیم.

 

آهن خالص دارای ثابت دی‌الکتریک بی‌نهایت است. با اندازه‌گیری ثابت دی‌الکتریک روی Psyche، محققان می‌توانند سطح را نقشه‌برداری کنند و مناطق غنی‌تر از آهن را پیدا کنند. آهن همچنین دارای اینرسی حرارتی بالایی است زیرا بسیار متراکم است.

 

 

این ابرترکیب اندازه‌گیری‌های اینرسی حرارتی و ثابت دی‌الکتریک، ایده خوبی در مورد این امر می‌دهد که کدام مناطق سطحی روی  سایکی سرشار از آهن و سایر فلزات هستند،.

 

محققان یک ویژگی عجیب در سایکی را منطقه Bravo-Golf می‌نامند که اینرسی حرارتی سیستماتیک کمتری نسبت به مناطق مرتفع دارد.

 

چرا یک منطقه کم ارتفاع اینرسی حرارتی کمتری دارد؟ مطالعات دیگر نشان می‌دهد که این منطقه از نظر راداری نیز درخشان است. چرا اینطور است؟ محققان سه احتمال را ارائه کردند.

 

مناطق پست ممکن است غنی از فلز باشند اما پوشیده از رگولیت ظریف و متخلخل باشند که اینرسی حرارتی آنها را در مقایسه با ارتفاعات پوشیده از رگولیت درشت‌تر کاهش می‌دهد. اینرسی حرارتی با اندازه ذرات افزایش می‌یابد. در این سناریو، رگولیت با دانه‌های ریزتر در مناطق پست جمع می شد.

 

کامبیونی می‌گوید: «برکه‌هایی از مواد ریزدانه روی سیارک‌های کوچک دیده شده‌اند که گرانش آن‌ها به اندازه‌ای کم است که باعث تجمع مواد ظریف‌تر شود». اما سایکی بدن بزرگی است، بنابراین اگر مواد ریزدانه در پایین فرورفتگی انباشته شوند، جالب و تا حدودی مرموز است.

 

فرضیه دوم این است که مواد سطحی که مناطق پست را می‌پوشاند متخلخل‌تر از ارتفاعات است. اینرسی حرارتی با افزایش تخلخل سنگ کاهش می‌یابد. شکستگی‌های ضربه‌ای می‌تواند زمین‌های پست را نیز متخلخل‌تر کند.

 

فرضیه سوم این است که مناطق پست دارای مواد غنی از سیلیکات بیشتری نسبت به ارتفاعات هستند که به آنها ثابت دی‌الکتریک کمتری نسبت به برخی مناطق ارتفاعات می‌دهد. ایده این است که فرورفتگی Bravo-Golf می‌تواند در اثر برخوردی با یک بدنه غنی از سیلیکات ایجاد شود و بقایای غنی از سیلیکات را پشت سر بگذارد.

 

به طور کلی، این مطالعه نشان می‌دهد که سطح سایکی 16 از مواد مختلفی پوشیده شده است. همچنین به شواهد دیگری اضافه می‌کند که نشان می‌دهد این سیارک غنی از فلز است، اگرچه فراوانی فلزات و سیلیکاتها در مناطق مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است.

 

همچنین نشان می‌دهد که سیارک ممکن است هسته‌ای باقی‌مانده از یک جسم متمایز باشد که گوشته و پوسته خود را مدت‌ها پیش از دست داده است.

 

نویسندگان نتیجه می‌گیرند: «در نتیجه، ما شواهدی ارائه می‌دهیم که سایکی یک سیارک غنی از فلز است که سطح آن ناهمگن است، هم مواد فلزی و هم مواد سیلیکات را نشان می‌دهد و به نظر می‌رسد در اثر برخورد تکامل یافته است».

 

سیمون مارچی، دانشمند کارکنان مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی و یکی از محققین مأموریت سایکی ناسا است. مارکی در این مطالعه شرکت نداشت اما در یک بیانیه مطبوعاتی در مورد اهمیت آن اظهار نظر کرد. “این داده‌ها نشان می‌دهند که سطح سایکی، با تغییرات احتمالی قابل‌توجهی در ترکیب ناهمگن است. یکی از اهداف اولیه ماموریت سایکی، مطالعه ترکیب سطح سیارک با استفاده از اشعه گاما و طیف‌سنج نوترونی آن و یک تصویرگر رنگی است. وجود احتمالی ناهمگونی‌های ترکیبی چیزی است که تیم علوم سایکی مشتاق مطالعه بیشتر است.”

 

این به ماموریت سایکی ناسا بستگی دارد که این یافته‌ها را با دقت بیشتری تایید کند.

 

اگر Psyche هسته باقیمانده یک سیاره کوچک سنگی و متمایز باشد، چیزی در مورد سیاره ما و نحوه تشکیل اجسام متمایز را آشکار خواهد کرد. آیا حاوی برخی از همان عناصر نوری است که انتظار داریم در هسته زمین وجود داشته باشند؟ هسته زمین آنقدر متراکم نیست که آهن و نیکل خالص باشد. دانشمندان فکر می‌کنند حاوی عناصر سبکتری مانند گوگرد، سیلیکون، اکسیژن، کربن و هیدروژن است.

 

ماموریت سایکی همچنین تعیین خواهد کرد که آیا این سیارک در شرایط اکسیدکننده‌تر یا کاهش‌دهنده‌تر از هسته زمین تشکیل شده است. این اطلاعات بیشتر در مورد سحابی خورشیدی و دیسک پیش سیاره‌ای به ما می‌گوید.

 

مردم گاهی اوقات از سایکی به عنوان سیارک معدن طلا یاد می‌کنند زیرا بسیار غنی از فلز است. یک جسم به اندازه آن حاوی مقدار زیادی آهن است، اگرچه بعید است که تعیین این مقدار به این زودی‌ها محقق شود یا در دسترس باشد.

 

اما اگر دانش به اندازه آهن ارزشمند است، پس سایکی 16 همچنان ممکن است یک معدن طلا باشد.

 

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers Unveil The Most Detailed Map of The Metal Asteroid Psyche Yet

EVAN GOUGH, UNIVERSE TODAY 19 JUNE 2022

https://www.sciencealert.com/astronomers-unveil-the-most-detailed-map-of-the-asteroid-psyche-yet