4,5 miljard jaar geleden in de gewelddadige, hogesnelheidsomgeving van het vroege zonnestelsel, een protoplaneet ter grootte van Mars was betrokken bij een reeks hevige botsingen met andere grote planetaire lichamen.

Een aantal krachtige inslagen hebben de planeet van zijn rotsachtige mantel ontdaan, waardoor een blootliggende nikkel-ijzerkern achterblijft. Na nog meer klappen, afgescheiden stukken metaal werden de ruimte in geslingerd - de eindbestemming voor sommigen zou de aarde zijn.

Dit, wetenschappers geloven, is het verhaal van Psyche. Nu een koude metalen wereld in de asteroïdengordel tussen Mars en Jupiter, de asteroïde - genoemd naar de Griekse godin van de ziel - biedt een unieke visie op de gewelddadige geschiedenis van botsingen en aanwas die de terrestrische planeten creëerden.

Onderzoek gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven heeft bijgedragen aan het veiligstellen van $ 450 miljoen aan NASA-financiering voor een satelliet om moedig te gaan waar nog geen satelliet is geweest; op een missie naar Psyche.

De studie, geleid door een Fellow van St John's College, Cambridge, Dr James Bryson, onthult de verborgen magnetische berichten in een zeldzame groep metalen meteorieten waarvan wetenschappers denken dat ze van Psyche zijn. De resultaten geven aan dat Psyche een sterk en onstabiel magnetisch veld had en ondersteunen de hypothese dat de asteroïde een blootgestelde planetaire kern is die snel afkoelde vanwege de afwezigheid van een rotsachtige mantel. Deze conclusies over Psyche, bereikt in het laboratorium, zal nu worden getest door een gelijknamige missie naar de ruimte.

De Psyche-satelliet zal in een baan om de asteroïde draaien terwijl hij gegevens verzamelt. Indien juist blijkt, een pan-institutioneel team van wetenschappers onder leiding van professor Lindy Elkins-Tanton van de Arizona State University, zal de mogelijkheid hebben om een ​​metalen kern direct te meten zoals degene die zich op ontoegankelijke diepten en omstandigheden binnen de terrestrische planeten bevinden, inclusief aarde. Het verkennen van deze onbekende wereld zal onderzoekers een opmerkelijk inzicht geven in de bouwstenen van planeetvorming en zal wetenschappers en het publiek in staat stellen om te zien, Voor de eerste keer, een wereld gemaakt van metaal in plaats van ijs, steen of gas.

De studie van magnetische berichten in meteorieten kan belangrijke informatie opleveren over hun ouderlichaam. Zoals een harde schijf, meteorieten slaan magnetische informatie op en kunnen onthullen of het object waar ze vandaan kwamen een magnetisch veld opwekte en zo ja, hoe dat veld eruitzag.

In het geval van Psyche, door meer te weten te komen over het magnetische veld dat het ooit heeft gegenereerd, kunnen onderzoekers belangrijke conclusies trekken over de eigenschappen en vorming ervan, zoals hoe en met welke snelheid het afkoelde en stolde.

De aanwijzingen in metaalrijke meteorieten, echter, men dacht dat ze onmogelijk te ontcijferen waren. Dit komt omdat metalen meteorieten voornamelijk zijn gemaakt van grote stukken ijzer - een materiaal met een slecht magnetisch geheugen waar ingenieurs uit de buurt zouden blijven bij het bouwen van een computer.

Dit veranderde toen hij tijdens zijn promotieonderzoek Bryson ontwikkelde een baanbrekende gedetailleerde beeldvormingstechniek om het verborgen magnetische geheugen van metalen meteorieten te lezen. "Na het ontwikkelen van de techniek, Ik had het vorig jaar op een conferentie over mijn werk toen ik werd benaderd door leden van het Psyche-team. Ze hadden een groep meteorieten waarvan men dacht dat ze van Psyche waren vanwege hun elementaire samenstelling en de snelheid waarmee ze waren afgekoeld. Ze vroegen me om ze in het lab te analyseren om te zien wat ze ons konden vertellen over de asteroïde, ' zei Bryson.

Verborgen in de ijzeren massa van de meteorieten, Bryson identificeerde kleine deeltjes van een metaal dat tetrataeniet wordt genoemd. Dit materiaal is magnetisch veel stabieler dan ijzer en kan een magnetisch geheugen bevatten dat miljarden jaren teruggaat. Het aflezen van de tetrataeniet was een uitdaging omdat de deeltjes tussen de 10-100 nanometer meetten (één nanometer is een miljardste van een meter). Echter, met behulp van een grote ring van magneten, een synchrotron genaamd, die elektronen rondvuurt met bijna de snelheid van het licht, Bryson was in staat om intense röntgenstralen te produceren waarmee hij de deeltjes in beeld kon brengen en de magnetisatie op nanoschaal van het meteoormetaal kon meten.

In aanvulling, Bryson voerde vervolgens met een magnetometer meer conventionele metingen uit van het magnetisme van kleine stukjes steen die zich in sommige meteorieten bevonden.

De resultaten waren consistent met de theorie dat Psyche een blootgestelde metalen kern is, omdat ze suggereren dat de asteroïde zeer snel afkoelde, iets wat wetenschappers zouden verwachten te zien in een kern die is ontdaan van zijn beschermende mantel. De meteorieten bevatten de herinnering aan een intens magnetisch veld, veel sterker dan die van de aarde. Planetaire magnetische velden worden geproduceerd door de karnende bewegingen van vloeibare metalen in de kern van een planeet die elektriciteit geleiden en een elektrische lading hebben. Snellere koeling genereert sterke convectiestromen die de vloeistofkern ertoe aanzetten sneller te wervelen en een krachtiger magnetisch veld te produceren.

De geheimen die de meteorieten prijsgaven, suggereerden ook dat het magnetische veld van Psyche vluchtig was, een andere eigenschap die overeenkomt met snelle afkoeling. Wanneer er een krachtige beweging van vloeibaar metaal in een kern is, veroorzaakt door snelle afkoeling, zijn de posities van het magnetische noorden en het magnetische zuiden onstabiel en kunnen ze onderling verwisselen. De meteorieten bevatten een record van gemagnetiseerd in verschillende richtingen op verschillende tijdstippen, wat het idee ondersteunt dat het magnetische veld van Psyche in zijn polariteit afwisselde.

Bewijs van de meteorieten geeft ook aan dat, in tegenstelling tot het koelproces dat momenteel aan de gang is in de kern van de aarde, Psyche koelde van buiten naar binnen af. "In het geval van de kern van de aarde is er veel druk van het gesteente in de mantel erboven, waardoor het centrum eerst stolt. Bij afwezigheid van een mantel, een kern heeft meer kans om aan de oppervlakte te stollen. Dit is spannend omdat we nooit hebben kunnen bestuderen hoe dit proces eruit ziet. Omdat Psyche zo snel afkoelde, de missie biedt de mogelijkheid om een ​​heel leven van planetaire activiteit te bestuderen", aldus Bryson.

Tijdens de Psyche-missie zal een magnetometer bestaande uit twee identieke hooggevoelige magnetische veldsensoren aan de satelliet worden bevestigd om het resterende magnetische veld van de asteroïde te detecteren en te meten. Andere instrumenten zullen ook het zwaartekrachtveld en de elementaire samenstelling van Psyche meten.

De missie, die in januari 2017 door NASA werd gekozen, is bedoeld om in oktober 2023 te lanceren. Het zal zes jaar duren om naar de asteroïde te reizen met behulp van zonne-elektrische voortstuwing, aankomst in 2030. Eenmaal daar, de satelliet zal 12 maanden rond de metalen wereld draaien, zijn operaties uitvoeren vanuit vier gefaseerde banen en een stroom afbeeldingen en gegevens terugsturen naar de aarde. De satelliet zal dan neerstorten op Psyche, het beëindigen van de missie.