Gepland om volgend jaar te lanceren, NASA's Psyche-missie is de eerste keer dat het bureau een asteroïde gaat verkennen die rijker is aan metaal dan steen of ijs.

Meer dan 150 jaar zijn verstreken sinds romanschrijver Jules Verne "Reis naar het middelpunt van de aarde, " maar de realiteit moet dat sciencefiction-avontuur nog inhalen. Hoewel mensen geen pad kunnen boren naar de metalen kern van onze planeet, NASA heeft zijn zinnen gezet op het bezoeken van een gigantische asteroïde die mogelijk de bevroren overblijfselen zijn van de gesmolten kern van een vervlogen wereld.

genaamd Psyche, deze asteroïde draait om de zon in de belangrijkste asteroïdengordel, tussen Mars en Jupiter. Met behulp van gegevens verzameld van aardradar en optische telescopen, wetenschappers geloven dat Psyche grotendeels van metaal is gemaakt. Het zou een deel of het geheel kunnen zijn van het ijzerrijke binnenste van een vroege planetaire bouwsteen die werd ontdaan van zijn buitenste rotsachtige schil toen hij herhaaldelijk in botsing kwam met andere grote lichamen tijdens de vroege vorming van het zonnestelsel.

de asteroïde, dat is ongeveer 173 mijl (280 kilometer) op het breedste punt, kan ook iets anders zijn. Het zou het overgebleven stuk kunnen zijn van een heel ander soort ijzerrijk lichaam dat ergens in het zonnestelsel is gevormd uit metaalrijk materiaal.

NASA's Psyche-missie hoopt erachter te komen. Gepland voor een lancering in augustus 2022, het ruimtevaartuig zal twee jaar rond de asteroïde draaien waarnaar het is vernoemd, nemen van foto's, het oppervlak in kaart brengen, en op zoek naar bewijs van een oud magnetisch veld. Psyche zal ook de neutronen en gammastralen bestuderen die van het oppervlak van de asteroïde komen om de elementaire samenstelling te helpen bepalen.

De eerste missie om een ​​asteroïde te verkennen met een oppervlak dat aanzienlijke hoeveelheden metaal bevat in plaats van steen of ijs, Psyche probeert ijzerkernen beter te begrijpen, een onontgonnen bouwsteen van planeetvorming. De missie biedt mogelijk ook de eerste mogelijkheid om de binnenkant van een rotsachtige planeet rechtstreeks te onderzoeken door een blik te werpen op het interieur van een eerder gelaagd planetair lichaam dat anders nooit zou kunnen worden gezien. Wat wetenschappers leren, zou extra licht kunnen werpen op hoe de aarde en andere rotsachtige planeten zijn gevormd.

"Er zijn veel fundamentele vragen over Psyche die onbeantwoord zijn, " zei de hoofdonderzoeker van de missie, Lindy Elkins-Tanton van de Arizona State University. "En met elk detail dat wordt toegevoegd uit gegevens die we van de aarde kunnen verzamelen, het wordt alleen maar moeilijker om een ​​zinnig verhaal te maken. We weten echt niet wat we gaan zien totdat we het bezoeken, en we zullen verrast worden."

Bijvoorbeeld, eerdere waarnemingen op de grond brachten wetenschappers ertoe te geloven dat de asteroïde voor maar liefst 90% uit metaal bestond. Recent onderzoek onder leiding van Elkins-Tanton gebruikte bijgewerkte dichtheidsmetingen om te schatten dat de asteroïde waarschijnlijk tussen 30% en 60% metaal is.

En wetenschappers zijn verbaasd waarom Psyche weinig ijzeroxides lijkt te bevatten, dat zijn chemische verbindingen gemaakt van ijzer en zuurstof. Mars, Kwik, Venus, en de aarde heeft ze allemaal. "Dus als we gelijk hebben dat Psyche een mengsel is van metal en rock, en de rots heeft heel weinig ijzeroxide, dan moet er een vreemd verhaal zijn over hoe het is gemaakt - omdat het niet past in de standaardverhalen van planetaire creaties, ', zei Elkins-Tanton.

Mysterie van Psyche

Wetenschappers weten ook niet waar Psyche is ontstaan. Het kan ontstaan ​​zijn in de belangrijkste asteroïdengordel, maar het is ook mogelijk dat het werd geboren in dezelfde zone als de binnenplaneten zoals de aarde - of in het buitenste zonnestelsel, waar reuzenplaneten zoals Jupiter nu verblijven. Geen van beide oorsprongsverhalen volgt een eenvoudig pad naar waar Psyche nu woont, 280 miljoen mijl (450 miljoen kilometer) van de zon.

Asteroïden in het algemeen kunnen inzicht bieden in de vorming van planeten en hoe het vroege zonnestelsel 4,6 miljard jaar geleden werkte. Maar Psyche is vooral interessant voor wetenschappers omdat het zo ongewoon is, met zijn metaalgehalte, hoge dichtheid, en lage concentratie van ijzeroxiden.

"Het feit dat het zo ongewoon is, vertelt ons een nieuw verhaal dat we nog niet eerder hebben gezien over hoe asteroïden evolueerden, " said Bill Bottke, Psyche mission scientist of the Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. "That's a piece of the story we don't have right now. By getting that piece together with all the others we have, we continue to refine our story of how the solar system formed and evolved early on."

Tools of the Trade

To help figure out the asteroid's origins, the mission's science investigation will rely on a magnetometer, a gamma ray and neutron spectrometer, and a multispectral imager. Scientists know that the asteroid doesn't generate a magnetic field the way Earth does, but if Psyche had a magnetic field in the past, it could still be recorded in the asteroid's material today. With sensors mounted onto a 6-foot (2-meter) boom, the magnetometer can determine whether Psyche is still magnetized. Als, that would confirm that the asteroid is part of the core of an early planetesimal, the building block of an early planet.

The orbiter's gamma ray and neutron spectrometer instrument will help scientists determine the asteroid's chemical elements. As cosmic rays and high-energy particles impact Psyche's surface, the elements that make up the surface material absorb the energy. The neutrons and gamma rays they emit in response can be detected by the spectrometer, allowing scientists to match their properties to those emitted by known elements to determine what Psyche is made of.

In de tussentijd, a pair of color cameras make up the multispectral imager. The imager is sensitive to light just beyond what humans can see, using filters in the ultraviolet and near-infrared wavelengths. The light reflected in these filters could help determine the mineralogy of any rocky material that may exist on Psyche's surface.

The spacecraft's telecommunications system will help with the science as well. The X-band radio system is primarily used to send commands to the spacecraft and receive engineering and science data from it. But scientists can also analyze subtle changes in these radio waves to measure the body's rotation, wobble, massa, and gravity field, providing additional clues about the composition and structure of Psyche's interior.

Eyes on Psyche

But before any of this science analysis gets underway, there will be pictures. By late 2025, three years after launch, Psyche will be within sight of the asteroid, and the imager team will be on high alert.

"Even before we get into orbit, we'll start getting much better pictures than we can from telescopes on Earth. We'll start to resolve features, see big craters, crater basins—maybe mountain ranges. Who knows what we'll see?" said Jim Bell of Arizona State University, deputy principal investigator of Psyche and imager team lead. "All we know is that the reality of Psyche is going to be even weirder and more beautiful than we can imagine."