Stellen Sie sich eine Zeit in der Vergangenheit des Sonnensystems vor, in der die Asteroiden kein festes Gestein waren, sondern Blobs aus geschmolzenem Eisen. Es klingt seltsam, aber das mag der Fall gewesen sein. Und unter den richtigen Bedingungen hätten einige dieser Asteroiden Vulkane gekeimt. Einer dieser Asteroiden, Psyche, ist das Ziel einer NASA-Mission.
Zu diesem Schluss kamen Wissenschaftler der Universität von Santa Cruz in einer neuen Studie, die bald in Geophysical Research Letters veröffentlicht wird.
Die Wissenschaftler sind Francis Nimmo, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der University of California in Santa Cruz (UCSC), und der Doktorand Jacob Abrahams. Sie begannen diese Forschung aufgrund der Pläne der NASA, ein Raumschiff zum Asteroiden Psyche zu schicken. Psyche ist ein einzigartiger Asteroid; Es ist nicht nur der größte Asteroid in unserem Sonnensystem, sondern es scheint auch der freiliegende Eisen- und Nickelkern eines frühen Planeten zu sein.
Im Chaos des frühen Sonnensystems kollidierten Felsbrocken und vereinigten sich manchmal. Im Laufe der Zeit bildeten sie immer größere Stücke, die sich schließlich zu felsigen Planeten formten. In voll ausgebildeten Planeten wie der Erde ist der Eisen- und Nickelkern unter einer Silikatkruste vergraben. Dies gilt auch für alle terrestrischen Planeten und Monde sowie für die meisten Asteroiden.
Aber einige Planetesimale hätten katastrophale Kollisionen erlitten, und ihre äußeren Schichten wären abgestreift worden, wobei der freiliegende geschmolzene eisenreiche Kern zurückgeblieben wäre. Dieser Kern hätte sich bei den kalten Temperaturen im Weltraum abgekühlt, wobei sich die Oberfläche wahrscheinlich zuerst verfestigte. Dies ist, was sie denken, mit Psyche passiert ist.
"Eines Tages wandte er sich an mich und sagte: 'Ich denke, diese Dinge werden ausbrechen.'"
Professor Francis Nimmo, UCSC Geo- und Planetenwissenschaften.
Vor der Mission der NASA in Psyche interessierte sich Nimmo für metallische Asteroiden. Er war an ihrer Komposition interessiert und daran, welche Hinweise auf diese Komposition Meteoriten hier auf der Erde liefern könnten. Er ließ den Doktoranden Jacob Abrahams einige Modelle laufen, wie sich die Asteroiden bildeten und abkühlten.
Es stellt sich heraus, dass zumindest einige dieser Asteroiden Vulkanausbrüche von geschmolzenem Eisen erfahren hätten.
"Eines Tages wandte er sich an mich und sagte:" Ich denke, diese Dinge werden ausbrechen ", sagte Nimmo in einer Pressemitteilung. "Ich habe noch nie darüber nachgedacht, aber es macht Sinn, weil Sie eine schwimmende Flüssigkeit unter einer dichten Kruste haben, also möchte die Flüssigkeit nach oben kommen."
Diese Ferro-Vulkane wären bei all diesen exponierten Kern-Asteroiden nicht ausgebrochen. Sie müssten so massiv gewesen sein, dass die Oberfläche schnell abkühlte und sich verfestigte, während der Kern geschmolzen blieb. Aber nicht alle hätten sich so verhalten.
"In einigen Fällen kristallisierte es von der Mitte nach außen und hatte keinen Vulkanismus, aber einige kristallisierten von oben nach unten, sodass sich auf der Oberfläche ein festes Blech mit flüssigem Metall darunter befand", sagte Nimmo.
Bei diesen metallischen Asteroiden hätte die erstarrte Kruste den schwimmenden, geschmolzenen Kern komprimiert. Das hätte die Eisenschmelze im Kern eingeschlossen. Aber im Laufe der Zeit hätte sich die Kruste verändert.
Die Kruste würde abkühlen, und das Zusammendrücken und Abkühlen hätte Spannungsrisse und Fehler in der Kruste gebildet. Der geschmolzene Kern war schwimmfähiger und würde unter Druck stehen. Als sich Risse und Verwerfungen bildeten, wäre das geschmolzene Eisen entkommen und hätte Ferro-Vulkane erzeugt.
"... nichts wie die dicken, viskosen Lavaströme, die man auf Hawaii sieht."
Professor Francis Nimmo, UCSC Geo- und Planetenwissenschaften.
Wir wissen nicht, wie genau diese Ferro-Vulkane ausgesehen hätten. Den beiden Forschern zufolge gibt es jedoch zumindest einige Möglichkeiten. weitgehend abhängig von der Zusammensetzung des geschmolzenen Gesteins.
"Wenn es sich hauptsächlich um reines Eisen handelt, kommt es zu Ausbrüchen niedrigviskoser Oberflächenströme, die sich in dünnen Schichten ausbreiten, also nichts wie die dicken, viskosen Lavaströme, die Sie auf Hawaii sehen", sagte Abrahams. "Im anderen Extremfall kann es zu explosivem Vulkanismus kommen, der Gruben in der Oberfläche hinterlässt, wenn leichte Elemente eingemischt werden und sich Gase schnell ausdehnen."
Es ist unwahrscheinlich, dass die Psyche-Mission der NASA eindeutige Beweise für diesen Ferro-Vulkanismus sehen kann. Das alles geschah vor Milliarden von Jahren, und Kollisionen und Abnutzungserscheinungen hätten seitdem die Oberfläche von Asteroiden wie Psyche geprägt. "Es ist nicht klar, wie sie jetzt aussehen könnten", sagte Abrahams.
Aber es kann immer noch Anzeichen für diese Ferro-Vulkane geben. Die Farbe des Materials auf der Oberfläche kann variieren. Es kann sogar einige Vulkanschlitze geben. Erwarten Sie jedoch keine Lavakegel.
Bei der Psyche-Mission geht es nicht ausschließlich darum, Beweise für vulkanische Aktivitäten zu finden. es hat andere wissenschaftliche Ziele. Laut Nimmo könnten metallische Asteroiden hier auf der Erde der beste Ort sein, um Beweise für ferrovulkanische Aktivität auf Asteroiden wie Psyche zu finden.
"Es gibt viele dieser metallischen Meteoriten, und jetzt, da wir wissen, wonach wir suchen, finden wir möglicherweise Hinweise auf Vulkanismus in ihnen", sagte Nimmo. „Wenn Material auf der Oberfläche ausbrechen würde, würde es sehr schnell abkühlen, was sich in der Zusammensetzung des Meteoriten widerspiegeln würde. Und es könnte Löcher haben, die durch austretendes Gas entstanden sind. “
Das Wissenschaftlerpaar präsentierte diese Ergebnisse kürzlich auf einer Lunar and Planetary Science Conference und stellte fest, dass ein anderes Forschungsteam zu dem gleichen Schluss gekommen war. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse dieses Teams finden Sie hier.
Dies sind interessante Ergebnisse, teilweise aufgrund des Bildes, das sie malen. Ein Planetesimal- oder Protoplanet, der sich durch das alte Sonnensystem bewegt, erlebt eine katastrophale Kollision. Die Oberfläche wird abgestreift, wobei nur ein geschmolzener Kern zurückbleibt. Die Oberfläche kühlt ab und fängt den geschmolzenen Kern darunter ein, um dann in Ferro-Vulkanen zu entweichen, wenn Spannungen Risse in der Oberfläche erzwingen.
"Es ist keine schockierende Idee, aber wir haben noch nie über Eisenvulkanismus nachgedacht. Es ist also etwas Neues und Interessantes zu untersuchen", sagte Abrahams.
Die Psyche-Mission der NASA soll 2022 starten. 2026 wird sie in Psyche eintreffen und dann 21 Monate lang den Asteroiden umkreisen, seine Oberflächenmerkmale kartieren und seine anderen Eigenschaften untersuchen. Das Raumschiff wird mehrere Instrumente enthalten:
- Multispektraler Imager
- Gammastrahlen- und Neutronenspektrometer
- Magnetometer
- X-Band Gravity Science Investigation
Die Psyche-Mission wird auch ein neues Laserkommunikationssystem namens Deep Space Optical Communication (DSOC) testen.
Quellen:
- Pressemitteilung: Auf Metallasteroiden sind möglicherweise Eisenvulkane ausgebrochen
- Forschungsbericht: Ferrovulkanismus: Eisenvulkanismus an metallischen Asteroiden
- NASA Psyche Mission Übersicht
