Immagina un tempo nel passato del Sistema Solare in cui gli asteroidi non erano solide rocce, ma macchie di ferro fuso. Sembra strano, ma potrebbe essere stato così. E nelle giuste condizioni, alcuni di quegli asteroidi avrebbero germogliato vulcani. Uno di quegli asteroidi, Psiche, è la destinazione per una missione della NASA.
Questa è la conclusione che gli scienziati dell'Università di Santa Cruz sono giunti a un nuovo studio che presto sarà pubblicato in Geophysical Research Letters.
Gli scienziati sono Francis Nimmo, professore di scienze della terra e del pianeta presso l'Università della California, Santa Cruz (UCSC), e lo studente laureato Jacob Abrahams. Hanno intrapreso questa ricerca a causa dei piani della NASA di inviare un veicolo spaziale all'asteroide Psiche. La psiche è un asteroide unico; non solo è il più grande asteroide nel nostro Sistema Solare, ma sembra essere il nucleo di ferro e nichel esposto di un primo pianeta.
Nel caos del primo Sistema Solare, pezzi di roccia si scontrarono e talvolta si combinarono. Nel tempo, formarono blocchi sempre più grandi che alla fine si formarono nei pianeti rocciosi. In pianeti completamente formati come la Terra, il nucleo di ferro e nichel è sepolto sotto una crosta di silicato. È lo stesso su tutti i pianeti e le lune terrestri e sulla maggior parte degli asteroidi.
Ma alcuni planetesimi avrebbero subito collisioni catastrofiche e i loro strati esterni sarebbero stati strappati via, lasciando il nucleo esposto ricco di ferro fuso. Quel nucleo si sarebbe raffreddato nelle fredde temperature nello spazio, con la superficie che probabilmente si sarebbe solidificata per prima. Questo è quello che pensano sia successo a Psiche.
"Un giorno si rivolse a me e disse:" Penso che queste cose esploderanno "."
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetary Sciences.
Prima della missione della NASA in Psiche, Nimmo si interessò agli asteroidi metallici. Era interessato alla loro composizione e a quali indizi su quella composizione potevano essere forniti dai meteoriti qui sulla Terra. Aveva fatto studiare al dottor Jacob Abrahams alcuni modelli di come gli asteroidi si sono formati e raffreddati.
Si scopre che almeno alcuni di questi asteroidi avrebbero sperimentato eruzioni vulcaniche di ferro fuso.
"Un giorno si rivolse a me e disse:" Penso che queste cose esploderanno ", ha detto Nimmo in un comunicato stampa. "Non ci avevo mai pensato prima, ma ha senso perché hai un liquido galleggiante sotto una crosta densa, quindi il liquido vuole salire fino in cima."
Questi ferro-vulcani non sarebbero scoppiati su tutti questi asteroidi nel nucleo esposto. Avrebbero dovuto essere abbastanza massicci da raffreddare e solidificare rapidamente la superficie, mentre il nucleo rimaneva fuso. Ma non tutti si sarebbero comportati in quel modo.
"In alcuni casi si cristallizzerebbe dal centro verso l'esterno e non avrebbe vulcanismo, ma alcuni si cristallizzerebbero dall'alto verso il basso, quindi otterresti un solido foglio di metallo sulla superficie con metallo liquido sotto", ha detto Nimmo.
In questi asteroidi metallici, la crosta solidificata avrebbe compresso il nucleo galleggiante e galleggiante. Ciò avrebbe tenuto il ferro fuso bloccato nel nocciolo. Ma nel tempo, ci sarebbero stati cambiamenti nella crosta.
La crosta si raffredderebbe e la compressione e il raffreddamento avrebbero formato crepe da stress e difetti nella crosta. Il nucleo fuso era più galleggiante e sarebbe stato sotto pressione. Man mano che si formavano crepe e faglie, il ferro fuso sarebbe fuggito, creando ferro-vulcani.
"... niente come i densi, viscosi flussi di lava che vedi alle Hawaii."
Professor Francis Nimmo, UCSC Earth and Planetary Sciences.
Non sappiamo come sarebbero esattamente questi ferro-vulcani. Ma secondo i due ricercatori, ci sono almeno un paio di possibilità. dipende in gran parte dalla composizione della roccia fusa.
"Se è principalmente ferro puro, allora avresti eruzioni di flussi superficiali a bassa viscosità che si espandono in fogli sottili, quindi niente come i flussi densi e viscosi di lava che vedi alle Hawaii", ha detto Abrahams. "All'altro estremo, se ci sono elementi leggeri mescolati e gas che si espandono rapidamente, potresti avere un vulcanismo esplosivo che potrebbe lasciare pozzi in superficie."
È improbabile che la missione Psiche della NASA sarà in grado di vedere qualsiasi chiara evidenza di questo ferro-vulcanismo. È successo tutto miliardi di anni fa e da allora collisioni e usura avrebbero modellato la superficie di asteroidi come Psiche. "Non è chiaro come potrebbero apparire adesso", ha detto Abrahams.
Ma potrebbero esserci ancora alcuni segni di questi ferro-vulcani. Potrebbero esserci variazioni nel colore del materiale sulla superficie. Potrebbero esserci anche delle prese d'aria vulcaniche. Ma non aspettarti coni di lava.
La missione di Psiche non riguarda esclusivamente la ricerca di prove di attività vulcanica; ha altri obiettivi scientifici. In effetti, secondo Nimmo, il posto migliore per trovare prove dell'attività ferro-vulcanica su asteroidi come Psiche potrebbe essere negli asteroidi metallici qui sulla Terra.
"Ci sono molti di questi meteoriti metallici e ora che sappiamo cosa stiamo cercando, potremmo trovare prove di vulcanismo in essi", ha detto Nimmo. “Se il materiale esplodesse sulla superficie, si raffredderebbe molto velocemente, il che si rifletterebbe nella composizione del meteorite. E potrebbe avere buchi lasciati fuoriuscendo di gas. "
La coppia di scienziati ha presentato questi risultati in una recente conferenza sulla scienza lunare e planetaria e ha scoperto che un altro gruppo di ricerca era giunto alla stessa conclusione. Un riassunto dei risultati di quella squadra è qui.
Questi sono risultati interessanti, in parte a causa dell'immagine che dipingono. Un planetesimale, o proto-pianeta, che viaggia attraverso l'antico Sistema Solare, subisce una collisione catastrofica. La superficie viene strappata via, lasciando solo un nucleo fuso. La superficie si raffredda, intrappolando il nucleo fuso sotto, solo per sfuggire ai ferro-vulcani mentre le sollecitazioni forzano le crepe nella superficie.
"Non è un'idea scioccante, ma non avevamo mai pensato al vulcanismo del ferro prima, quindi è qualcosa di nuovo e interessante da indagare", ha detto Abrahams.
La missione Psiche della NASA è prevista per il lancio nel 2022. Nel 2026 arriverà a Psiche, quindi trascorrerà 21 mesi in orbita attorno all'asteroide, mappando le sue caratteristiche di superficie e studiando le sue altre proprietà. Il veicolo spaziale includerà diversi strumenti:
- Imager multispettrale
- Spettrometro di raggi gamma e neutroni
- Magnetometro
- X-Band Gravity Science Investigation
La missione Psiche testerà anche un nuovo sistema di comunicazione laser chiamato Deep Space Optical Communication (DSOC.)
Fonti:
- Comunicato stampa: i vulcani di ferro potrebbero essere scoppiati su asteroidi di metallo
- Documento di ricerca: Ferrovolcanismo: vulcanismo del ferro su asteroidi metallici
- Panoramica della missione psiche della NASA
