科学探索|NASA将于2022年发射Psyche任务:旨在探索奇怪的金属小行星

在我们的太阳系非常年轻的时候,没有行星,只有一个弥漫的气体和尘埃盘绕着太阳 。但是在几百万年内,那团原始物质在其自身的引力下坍塌,形成了数百个,甚至数千个新生的行星 。其中一些小行星,正如天文学家所称,随着它们在旋转的太阳星云中卷起更多的灰尘和气体,它们的直径增长到数百公里 。

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一旦它们达到了这样的大小,它们内部的放射性元素衰变产生的热量就会被困住,温度升高到足以融化它们的内部 。熔体中密度较大的成分--铁和其他金属--沉降到中心,留下较轻的硅酸盐漂浮到表面 。这些较轻的材料最终冷却,在重金属核心周围形成了硅酸盐岩石的地幔 。这样一来,大量的铁和镍合金就被困在了这些行星的深处,永远地被隐藏起来,无法直接观察到 。
在这个时候,尽管太阳系面积巨大,但它仍然比较拥挤 。在接下来的2000万年左右的时间里,许多星子相互交叉碰撞 。一些合并并成长为更大的原行星,最终形成了我们今天所熟悉的行星 。

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在这些原行星的每一次碰撞中,金属核心都被敲打并与硅酸盐地幔物质重新混合,后来在被吸积的热量融化后再次分离 。有些碰撞具有足够的能量,可以完全摧毁一颗原行星,留下的碎片促成了现在存在于火星和木星轨道之间的小行星带 。
但是一些原行星可能逃脱了这些命运中的任何一种 。天文学家假设,一系列的“肇事逃逸”的撞击导致这些天体失去了大部分的外壳,只留下了少量的硅酸盐岩石和大量的金属 。这些材料结合在一起,形成了一种罕见的世界 。如果这个理论是正确的,最大的例子将是一颗名为16 Psyche的小行星--以希腊的灵魂女神Psyche命名,因为它是小行星带中第16个被发现的成员(1852年) 。

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Psyche(普赛克)也是美国宇航局(NASA)访问该小行星的任务的名称 。该任务由亚利桑那州立大学的Lindy Elkins-Tanton领导,并由NASA喷气推进实验室管理,Psyche任务将测试天文学家关于行星核心形成和组成的理论,同时它将探索一个景观不同于空间探测器迄今所访问的任何世界 。
Psyche任务计划于2022年8月发射,航天器将在三年多后到达目的地 。它将在那里发现什么?天文学家认为,我们可能会看到冻结的金属收缩产生的巨大表面断层,绿色结晶地幔矿物的闪亮悬崖,硫磺熔岩的冰冻流,以及千年高速撞击后散落在表面的大片金属碎片 。毫无疑问,也会有很多惊喜 。
这个太空探测器必须经过漫长的旅程才能到达目的地,这对它的要求特别高 。16 Psyche位于主要小行星带的外围,远远超出火星的轨道 。探测器将于2026年1月开始环绕这颗小行星,并将对其进行近两年的研究 。

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研究人员称,安排一个探测器围绕像小行星这样的小天体运行比围绕行星运行更难 。大行星有很深的“引力井”,这使得航天器可以通过一次低空火箭燃烧进入轨道 。小天体的引力很小,基本上不提供“引力杠杆”,所以航天器的推进系统必须做所有的工作 。
不久前,NASA在其“黎明号”任务中成功地进行了这一操作,该任务将一个探测器送入小行星灶神星和谷神星的轨道 。“黎明号”航天器使用太阳能电力推进 。它的三个高效发动机通过电离推进剂气体并通过高压电场加速,将来自太阳能电池阵列的电力转化为推力 。