Die Psyche-Mission der NASA zu einer Metallwelt könnte die Geheimnisse des Erdinneren enthüllen

Kann das, was wir über Psyche erfahren, extrapoliert werden, um einige der Rätsel um den Erdkern zu lösen?

Dieser Artikel wurde ursprünglich bei The Conversation veröffentlicht. Die Veröffentlichung hat den Artikel zu Space.coms Expert Voices: Op-Ed & Insights beigetragen.

Der französische Schriftsteller Jules Verne begeisterte die Leser des 19. Jahrhunderts mit der verlockenden Vorstellung, dass eine Reise zum Mittelpunkt der Erde tatsächlich plausibel sei.

Seitdem haben Wissenschaftler längst anerkannt, dass Vernes literarische Reise nur Science-Fiction war. Die extremen Temperaturen im Erdinneren – etwa 10.000 Grad Fahrenheit (5.537 Grad Celsius) im Kern – und der damit einhergehende Druck, der millionenfach höher ist als an der Oberfläche, hindern Menschen daran, sehr weit in die Tiefe vorzudringen.

Dennoch ist einiges über das Erdinnere bekannt. Geophysiker entdeckten beispielsweise, dass der Kern aus einer festen Kugel aus Eisen und Nickel besteht, die 20 % des Erdradius ausmacht, umgeben von einer Hülle aus geschmolzenem Eisen und Nickel, die weitere 15 % des Erdradius einnimmt.

Das und der Rest unseres Wissens über das Innere unserer Welt haben wir indirekt gelernt – entweder durch die Untersuchung des Erdmagnetfelds oder durch die Art und Weise, wie Erdbebenwellen von verschiedenen Schichten unter der Erdoberfläche abprallen.

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Aber die indirekte Entdeckung hat ihre Grenzen. Wie können Wissenschaftler mehr über das tiefe Innere unseres Planeten herausfinden?

Planetenforscher wie ich glauben, dass der beste Weg, etwas über das Innere der Erde zu lernen, der Weltraum ist. Der Start der Robotermission der NASA zu einer Metallwelt ist für den 5. Oktober 2023 geplant. Diese Mission, das dorthin reisende Raumschiff und die Welt, die es erkunden wird, tragen alle denselben Namen – Psyche. Und seit sechs Jahren bin ich Teil des Psyche-Teams der NASA.

Asteroiden sind kleine Welten, von denen einige so groß sind wie kleine Städte und andere so groß wie kleine Länder. Sie sind die übrig gebliebenen Bausteine ​​aus der frühen und gewalttätigen Zeit unseres Sonnensystems, einer Zeit der Planetenentstehung.

Obwohl die meisten Asteroiden felsig, eisig oder eine Kombination aus beidem sind, sind vielleicht 20 % der Asteroiden Welten aus Metall und ähneln in ihrer Zusammensetzung dem Erdkern. Es ist also verlockend, sich vorzustellen, dass diese metallischen Asteroiden Teile der Kerne einst existierender Planeten sind, die durch uralte kosmische Kollisionen miteinander auseinandergerissen wurden. Vielleicht könnten Wissenschaftler durch die Untersuchung dieser Stücke direkt herausfinden, wie ein Planetenkern aussieht.

Psyche ist der größte bekannte metallische Asteroid. Psyche wurde 1852 entdeckt und hat die Breite von Massachusetts, eine gequetschte Kugelform, die an ein Nadelkissen erinnert, und eine Umlaufbahn zwischen Mars und Jupiter im Hauptasteroidengürtel. Ein Amateurastronom kann Psyche mit einem Hinterhof-Teleskop sehen, aber sie erscheint nur als punktförmiger Lichtpunkt.

Anfang 2017 genehmigte die NASA die 1-Milliarde-US-Dollar-Mission nach Psyche. Um seine Arbeit zu erledigen, muss das unbemannte Raumschiff nicht landen – stattdessen wird es den Asteroiden wiederholt und methodisch umkreisen, beginnend in einer Entfernung von 435 Meilen (700 Kilometer) und dann bis zu 46 Meilen (75 km) von der Oberfläche entfernt. und vielleicht sogar noch niedriger.

Nach ihrer Ankunft im August 2029 wird die Sonde 26 Monate damit verbringen, die Geologie, Topographie und Schwerkraft des Asteroiden zu kartieren; es wird nach Hinweisen auf ein Magnetfeld suchen; Und es wird die Zusammensetzung des Asteroiden mit dem vergleichen, was Wissenschaftler über den Erdkern wissen oder zu wissen glauben.

Die zentralen Fragen lauten: Ist Psyche wirklich ein exponierter Planetenkern? Handelt es sich bei dem Asteroiden um einen großen Felsbrocken, einen Schutthaufen kleinerer Felsbrocken oder um etwas ganz anderes? Gibt es Hinweise darauf, dass die früheren äußeren Schichten dieser kleinen Welt – Kruste und Mantel – vor langer Zeit gewaltsam abgetragen wurden? Und vielleicht die kritischste Frage: Kann das, was wir über Psyche erfahren, extrapoliert werden, um einige der Rätsel um den Erdkern zu lösen?

Der Körper der Sonde hat etwa die gleiche Größe und Masse wie ein großer SUV. Sonnenkollektoren, die etwas breiter als ein Tennisplatz sind, versorgen die Kameras, Spektrometer und andere Systeme mit Strom.

Eine Falcon Heavy-Rakete von SpaceX wird Psyche von der Erde abheben. Den Rest des Weges wird sich Psyche auf einen Ionenantrieb verlassen – der sanfte Druck von ionisiertem Xenongas, das aus einer Düse austritt, bietet eine kontinuierliche, zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit, Raumschiffe in das Sonnensystem zu befördern.

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Die Reise, eine langsame Spirale von 2,5 Milliarden Meilen (4 Milliarden Kilometer), die einen schwerkraftunterstützten Vorbeiflug am Mars beinhaltet, wird fast sechs Jahre dauern. Während der gesamten Kreuzfahrt wird das Psyche-Team am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena, Kalifornien, und hier an der Arizona State University in Tempe in regelmäßigem Kontakt mit der Raumsonde bleiben. Unser Team wird Daten über das Deep Space Network der NASA senden und empfangen, das aus riesigen Radioantennen besteht.

Selbst wenn wir erfahren, dass Psyche kein alter Planetenkern ist, werden wir unser Wissen über das Sonnensystem und die Art und Weise, wie Planeten entstehen, sicherlich erheblich erweitern. Schließlich ist Psyche immer noch anders als jede Welt, die Menschen jemals besucht haben. Vielleicht können wir noch nicht zum Mittelpunkt der Erde reisen, aber Roboter-Avatare an Orten wie Psyche können dabei helfen, die Geheimnisse zu lüften, die tief im Inneren der Planeten verborgen sind – einschließlich unserer eigenen.

Dieser Artikel wurde zuerst von The Conversation veröffentlicht.

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Jim Bell ist Planetenwissenschaftler, Pädagoge, Autor, Redner und ehemaliger Präsident (2008–2020) der Planetary Society. Er arbeitet an der Arizona State University und ist maßgeblich an NASA-Missionen zur Erkundung des Sonnensystems wie denen der Marsrover Spirit, Opportunity und Curiosity beteiligt. 2011 erhielt er von der American Astronomical Society die Carl Sagan Medal for Excellence in Public Communication. Er ist ein begeisterter Autor für weltraumbezogene Magazine und Blogs und erscheint häufig in Medieninterviews zu weltraumbezogenen Themen (sehen Sie sich den YouTube-Kanal von Jim Bell an). Zu seinen populärwissenschaftlichen und Weltraumfotografiebüchern gehören Postcards from Mars (2006), Mars 3-D (2008), Moon 3-D (2009), The Space Book (2013), The Interstellar Age (2015) und The Earth Book (2019). ) und zuletzt Hubble Legacy: 30 Years of Images and Discoveries (2020). Jim ist Professor an der School of Earth and Space Exploration der ASU, außerordentlicher Professor am Department of Astronomy der Cornell University und angesehener Gastwissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory der NASA.

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