Se for deg en tid i solsystemets fortid der asteroidene ikke var solid fjell, men klatter av smeltet jern. Det høres rart ut, men det kan ha vært tilfelle. Og under de rette forholdene, ville noen av disse asteroidene ha grodd frem vulkaner. En av disse asteroidene, Psyche, er destinasjonen for et NASA-oppdrag.
Det er konklusjonen som forskere ved University of Santa Cruz kom til i en ny studie som snart skal publiseres i Geophysical Research Letters.
Forskerne er Francis Nimmo, professor i jord- og planforskning ved University of California, Santa Cruz (UCSC), og doktorgradsstudent Jacob Abrahams. De tok fatt på denne forskningen på grunn av NASAs planer om å sende et romfartøy til asteroiden Psyche. Psyche er en unik asteroide; ikke bare er den den største asteroiden i solsystemet vårt, men det ser ut til å være den eksponerte jern- og nikkelkjernen til en tidlig planet.
I kaoset i det tidlige solsystemet kolliderte biter av berg og noen ganger kombinert. Over tid dannet de større og større biter som til slutt dannet seg til de steinete planetene. I fullformede planeter som Jorden, blir jern- og nikkelkjernen begravet under en silikatskorpe. Det er det samme på alle de jordiske planetene og månene, og på de fleste asteroider.
Men noen planetesimaler ville hatt katastrofale kollisjoner, og deres ytre lag ville blitt strippet bort og etterlatt den utsatte smeltede jernrike kjernen. Den kjernen ville blitt avkjølt i de frise temperaturene i rommet, og overflaten trolig størknet først. Dette er hva de tror skjedde med Psyche.
"En dag vendte han seg mot meg og sa: 'Jeg tror at disse tingene kommer til å bryte ut.'"
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetetary Sciences.
I forkant av NASAs oppdrag til Psyche, ble Nimmo interessert i metalliske asteroider. Han var interessert i deres sammensetning, og i hvilke ledetråder til den sammensetningen som kunne gis av meteoritter her på jorden. Han hadde doktorgradsstudent Jacob Abrahams kjørt noen modeller for hvordan asteroidene ble dannet og avkjølt.
Det viser seg at i det minste noen av disse asteroidene ville ha opplevd vulkanutbrudd av smeltet jern.
"En dag vendte han seg mot meg og sa: 'Jeg tror at disse tingene kommer til å bryte ut,'" sa Nimmo i en pressemelding. "Jeg hadde aldri tenkt på det før, men det er fornuftig fordi du har en flytende væske under en tett skorpe, så væsken vil komme opp til toppen."
Disse ferro-vulkanene ville ikke ha brutt ut på alle disse utsatte kjerne-asteroider. De måtte ha vært massiv nok til at overflaten ble avkjølt og størknet, mens kjernen forble smeltet. Men ikke alle dem ville ha oppført seg slik.
"I noen tilfeller vil det krystallisere fra sentrum og ikke ville ha vulkanisme, men noen ville krystallisere ovenfra og ned, slik at du får et solid metallplate på overflaten med flytende metall under," sa Nimmo.
I disse metalliske asteroider ville den størknede skorpen komprimere den flytende, smeltede kjerne. Det ville ha holdt det smeltede jernet fastlåst i kjernen. Men over tid ville det ha skjedd endringer i jordskorpen.
Skorpen ville avkjøles, og komprimering og avkjøling ville ha dannet spenningssprekker og feil i jordskorpen. Den smeltede kjernen var mer flytende og ville være under trykk. Etter hvert som sprekker og feil dannet seg, ville det smeltede jernet ha sluppet unna og skapt ferro-vulkaner.
"... ingenting som den tykke, tyktflytende lavastrømmen du ser på Hawaii."
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetetary Sciences.
Vi vet ikke hvordan akkurat disse ferro-vulkanene ville ha sett ut. Men ifølge de to forskerne er det minst et par muligheter. i stor grad avhengig av sammensetningen av den smeltede bergarten.
"Hvis det stort sett er rent jern, ville du ha utbrudd av lavviskositetsflate som sprer seg ut i tynne ark, så ingenting som de tykke, tyktflytende lavastrømmene du ser på Hawaii," sa Abrahams. "På det andre ytterpunktet, hvis det er lette elementer blandet inn og gasser som ekspanderer raskt, kan du ha eksplosiv vulkanisme som kan etterlate groper i overflaten."
Det er lite sannsynlig at NASAs Psyche-oppdrag vil kunne se noen klare bevis på denne ferro-vulkanismen. Det hele skjedde for milliarder av år siden, og kollisjoner og slitasje ville ha formet overflaten til asteroider som Psyche siden den gang. "Det er ikke klart hvordan de kan se ut nå," sa Abrahams.
Men det kan fortsatt være noen tegn på disse ferro-vulkanene. Det kan være variasjoner i fargen på materialet på overflaten. Det kan til og med være noen vulkanske ventilasjonsåpninger. Men ikke forvent noen lavakegler.
Psyche-oppdraget handler ikke strengt tatt om å finne bevis for vulkansk aktivitet; det har andre vitenskapelige mål. Ifølge Nimmo kan det beste stedet å finne bevis på ferro-vulkansk aktivitet på asteroider som Psyche faktisk være i metalliske asteroider her på jorden.
"Det er mange av disse metalliske meteorittene, og nå som vi vet hva vi ser etter, kan vi finne bevis på vulkanisme i dem," sa Nimmo. “Hvis det ble utbrudd av materiale på overflaten, kjølet det veldig raskt, noe som vil gjenspeiles i meteorittens sammensetning. Og det kan ha hull i seg igjen ved å slippe ut gass. "
Forskerparet presenterte disse resultatene på en nylig Lunar and Planetary Science Conference, og fant ut at et annet forskerteam hadde kommet til samme konklusjon. Et sammendrag av resultatene fra teamet er her.
Dette er interessante resultater, delvis på grunn av bildet de maler. En planetesimal, eller proto-planet, som reiser gjennom det gamle solsystemet, gjennomgår en katastrofal kollisjon. Overflaten strippes bort, og etterlater bare en smeltet kjerne. Overflaten avkjøles, og fanger den smeltede kjerne under, bare for å slippe ut i ferro-vulkaner når belastninger presser sprekker i overflaten.
"Det er ikke en sjokkerende idé, men vi har bare aldri tenkt på jernvulkanisme før, så det er noe nytt og interessant å undersøke," sa Abrahams.
NASAs Psyche-oppdrag er planlagt lansert i 2022. I 2026 vil den ankomme Psyche, og deretter bruke 21 måneder på å kretse rundt asteroiden, kartlegge overflatefunksjonene og studere de andre egenskapene. Romfartøyet vil inneholde flere instrumenter:
- Multispektrale bilder
- Gamma Ray og Neutron Spectrometer
- Magneto
- X-Band Gravity Science Investigation
Psyche-oppdraget vil også teste et nytt laserkommunikasjonssystem kalt Deep Space Optical Communication (DSOC.)
Kilder:
- Pressemelding: Jernvulkaner kan ha utbrudd på metallstersteroider
- Forskningsartikkel: Ferrovolcanism: Iron Volcanism on Metallic Asteroids
- NASA Psyche Mission Oversikt
