Asteroiden Psyche: Rumsonde rejser ud i det ydre rum for at lære om Jordens indre
I næste uge bliver en rumsonde sendt i retning af asteroiden '16 Psyche'. Det er en mission, der skal give os viden om vores egen planets inderste indre.
12. oktober opsender NASA en rumsonde mod det ydre solsystem. Målet er en asteroide ved navn '16 Psyche', der ligger mellem Mars og Jupiter.
Blandt de omkring 700.000 kendte asteroider er det nødvenligt at tænke sig godt om, når man skal vælge et godt mål - og det har NASA også gjort.
For Psyche tilhører den sjældne gruppe af asteroider med et højt metalindhold af jern og ikke mindst sjældne metaller som guld, platin og iridium.
Selvom måske over halvdelen af Psyches rumfang består af metaller, så udgør disse metaller kun en del af, hvad der findes i asteroidebæltet. For selvom Psyche er en ret sjælden type af asteroide, så er den ikke enestående. Af andre eksempler kan nævnes 'Lutetia', 'Kalliope' og 'Cleopatra', og der er mange andre.
Men Psyche er langt den største og indeholder derfor en stor del af de metaller, man kan forvente at finde blandt asteroiderne. Præcist, hvor stor en del, der er tale om, er dog svært at sige. Der er skønnet 20 procent, men tallet skal nok ikke tages for bogstaveligt.
Ikke nok med, at Psyche er en metalasteroide: Den er også den største af slagsen.
Den er svagt ellipseformet med mål omkring 220 til 280 kilometer, og bevæger sig om Solen i en bane mellem 3,32 AE og 2,23 AE, hvor 1 AE er Jordens afstand til Solen. Jupiter og Mars har baner henholdsvis godt 5 AE og 1,5 AE fra Solen.
Annonce:
Psyche blev opdaget i 1852 af den italienske astronom Annibale de Gaspari. Betegnelsen '16 Psyche' refererer til, at asteroiden er opdaget som nummer 16 i rækken af asteroider.
Den har navn efter den græske guddom Psyche, der på græsk betyder både sjæl og sommerfugl, og symbolsk blev den afbildet som en stjerne med vinger.
Nu tænker nogle måske straks i ’guld og grønne skove’ ved tanken om, at vi kan hente store mængder af kostbare metaller hjem til Jorden. Men det er faktisk en aktivitet, der kan få fatale konsekvenser. Mere herom senere.
Der er dog et helt andet og mere seriøst mål med rejsen til Psyche, nemlig at lære mere om vores egen planets skjulte kerne.
Vi kan jo ikke ligesom barndommens forfatter Jules Verne foretage en rejse til Jordens indre. Så vi må i stedet lære om Jordens indre ved indirekte målinger, og her har geologerne foreløbig givet os en ganske god model af jordkloden med en indre fast kerne omgivet af en ydre flydende kerne - begge af jern og nikkel.
\ Asteroiderne
Asteroiderne er solsystemets småplaneter.
De findes især i området mellem Mars og Jupiter. Jupiter har dog også samlet nogle stykker i Lagrange-punkterne omkring planeten. Også Jorden har en sværm af de såkaldte nærjordsasteroider, der har baner tæt på Jordens bane.
Den første asteroide Ceres blev opdaget af den italienske astronom Giuseppe Piazzived ved nytårstid i 1801. Den er med sin størrelse på lidt over 1.000 kilometer i diameter nu udnævnt til dværgplanet.
Hurtigt derefter fulgte Pallas, Juno og Vesta. De er de største af asteroiderne.
Asteroiderne deles i tre grupper kaldet C, S og M efter deres kemiske sammensætning:
- C-asteroiderne er rige på kulstof, silikater og kulstofforbindelser. De er ofte mørke af udseende. Det er den mest almindelige type blandt asteroiderne.
- S-asteroiderne består af sten, og disse asteroider er opbygget af silikater og ofte med indhold af nikkel og jern.
- M-asteroiderne er metal-asteroider, der typisk er opbygget af jern, nikkel og andre metaller.
I dag kender vi over 700.000 asteroider, heraf dog kun et par hundrede med diametre større end 100 kilometer.
Omkring en snes asteroider har haft besøg af rumsonder. Den første var Galileo-rumsonden, der fløj forbi de to små asteroider Gaspra og Ida og tog billeder af dem i 1991 på sin vej mod Jupiter. Her opdagede vi endda, at asteroiden Ida har en lille måne.
Den seneste er rumsonden OSIRIS REx, der for nylig hentede prøver fra den lille asteroide Bennu. Rumsonden har nu afleveret prøverne på Jorden.
Den første rumsonde, der havde til hovedopgave at undersøge asteroidebæltet, var Dawn, der blev opsendt i september 2007.
Dawn var udstyret med en ionmotor, der gjorde det muligt at flyve i årevis uden at bruge ret meget brændstof. Opgaven var nemlig at besøge to af de fire først opdagede asteroider, Vesta og Ceres.
I 2011 gik Dawn i bane om Vesta og udforskede den et års tid, hvorefter kursen blev sat mod Ceres, hvortil den ankom i 2015. Mange billeder og resultater blev opnået.
Et af højdepunkterne på Dawn-missionen var på Vesta at opdage et enormt krater, der i midten har et 22 kilometer højt bjerg – noget af det højeste, vi kender til i solsystemet. Og på Ceres var højdepunktet nok det fem kilometer høje bjerg Ahuna Mons, der med sine helt glatte og lyse sider formodes at være en såkaldt cryovulkan.
Fascinerende men farlige
Asteroiderne er ikke bare interessante geologiske studieobjekter. De rummer også et moment af fare for os her på Jorden. Vi er i højere grad blevet opmærksomme på, at en del asteroider kommer betænkeligt tæt på vores jordklode.
Bare tænk på den asteroide, der udryddede dinosaurerne for 65 millioner år siden.
Resterne af dette nedslag kan anes ud for Yucatán-halvøen i Mexico. Krateret, der nu næsten er bort-eroderet, menes at have været omkring 170 kilometer i diameter, og asteroiden, der slog ned, skønnes at have været omkring 10 kilometer i diameter.
Nedslaget har udløst voldsomme tsunamier og kraftige jordskælv, hvor store stykker smuldret klippe er hvirvlet op i atmosfæren i form af støv og aske. Her i Danmark kan vi endnu i dag se sporene i det berømte fiskelers lag ved Stevns klint.
Den geologiske historie viser heldigvis, at det er en yderst sjælden hændelse. Vi har dog haft relativt nære besøg af asteroider, og det minder os om, at der er en risiko, vi ikke må ignorere.
Således var Jorden 25. juli 2019 ganske tæt på at blive ramt af asteroiden '2019 OK' på omkring 100 meter i diameter.
Asteroiden blev først opdaget få dage før, at den passerede Jorden i en afstand på 73.000 kilometer med en fart på næsten 10 kilometer i sekundet. Afstanden var blot en femtedel af afstanden til Månen.
Endelig er der nærjordsasteroiden Apophis, der kredser omkring Solen på lidt under et år og fra tid til anden krydser Jordens bane - med risiko for at komme lidt for tæt på.
Asteroiden, der blev opdaget i 2004, vurderes til at have en diameter omkring 340 meter, så den kan godt skabe lidt uro, hvis den kommer for tæt forbi Jorden. Og det vil ske allerede i 2029, hvor Apophis vil passere forbi Jorden i en afstand vurderet til 32.000 kilometer. Det er tættere på Jorden end den geostationære bane omkring 36.000 kilometer over Jorden.
De næste to besøg venter i 2036 og 2068. Asteroider som Apophis har vist os, hvor sårbare vi i virkelig er her på jordkloden.
Så det er vist godt, at rumsonden OSIRIS REx inden længe sætter kursen mod Apophis for at gå i bane og holde øje med denne asteroide i en længere periode - nu under navnet 'OSIRIS APOPHIS EXPLORER'.
Der er på nuværende tidspunkt registreret over 16.000 nærjordsasteroider. Så vi har virkelig en opgave foran os med at udforske netop disse asteroider og udvikle metoder til at beskytte os mod sammenstød.
Det er en kæmpe opgave at udvikle sådanne metoder, og det vil tage lang tid, fordi det er en del af rumfarten, som kun modtager få midler.
Asteroiden Psyche var en planet i fortiden
Asteroiderne er modsat planeterne ganske små verdener, der kan ses som rester af byggeblokke fra solsystemets tidlige og ret vilde periode, hvor planeterne var ved at blive dannet.
Og det var ikke bare de planeter, vi nu kender i solsystemet. Mange af de første planeter er undervejs tilintetgjort ved utallige sammenstød mellem kloderne i den tidlige fase af solsystemets liv.
Annonce:
Det er derfor den almindelige opfattelse, at Psyche engang i fortiden var en sådan planet, som undervejs har været udsat for en voldsom kollision, der har splittet den så voldsomt, at kun dens indre kerne er blevet tilbage – som den metalrige asteroide, vi har udsigt til i dag.
Så det er med god grund, at 16 Psyche er udvalgt til besøg og nærmere studier. Hvor Jordens indre kerne er utilgængelig for os, så har vi på 16 Psyche fri udsigt til det indre af en klode, der med stor sandsynlighed førhen var en planet.
Set her fra Jorden via et af de store observatorier er Psyche blot en oval klode uden mange detaljer. Billederne her er taget med teleskopet Very Large Telescope, der ligger i Chile. (Billede: ESO / LAM - CC BY 4.0)
De manglende detaljer på Psyche har imidlertid ikke forhindret forskerne i at udarbejde et landkort over mange forskellige områder på den lille klode - til hjælp for observationerne af overfladen. Kortet er udarbejdet på basis af albedoen (evnen til at tilbagekaste lyset fra overfladen af kloden). (Billede: Shepard et al.)
1
/
2
Der er for nylig fremsat en ny teori om 16 Psyches skæbne i fortiden af planetforskeren Noemí Pinilla-Alonso fra Florida.
Han har foretaget nye observationer af 16 Psyche og er kommet frem til, at asteroiden måske oprindeligt er dannet meget nærmere Solen og allerede her i sin tidlige fase fik ’skrællet’ sin tynde og skrøbelige skorpe af, mens kloden endnu var delvist smeltet.
Senere har den så bevæget sig videre ud i solsystemet til sin nuværende beliggenhed - drevet af påvirkninger fra de mange småkloder i det unge solsystem.
Rejsen til asteroiden Psyche
Først må vi lige bemærke, at NASA er gået ind for genbrug, så Psyche står for tre ting, idet navnet bruges både om asteroiden, rumsonden og selve missionen til asteroiden.
Til energiforsyningen ombord er rumsonden udstyret med et par store solceller, der i udstrækning fylder som et par tennisbaner, og de vil levere energi til instrumenterne ombord som kameraer og spektrometre og meget mere.
Annonce:
Selve rumsonden er i størrelse og masse som en stor bil.
Rumsonden Psyche gennemgår de sidste kontroller og test i 'Clean-rummet' på Kennedy Space Center. (Foto: NASA)
To store solpaneler på Psyche-rumsonden skal sørge for energiforsyningen på hele Psyche-missionen. (Foto: NASA / JPL-Caltech)
1
/
2
Psyche opsendes med en Falcon Heavy-raket fra SpaceX torsdag den 12. oktober, og opsendelsen sker fra den historiske rampe 39A på Kennedy Space Center. Hvis noget skulle forsinke opsendelsen, så har NASA heldigvis et opsendelsesvindue, der rækker helt frem til 25. oktober.
Efter raketten har bragt rumsonden ud i rummet, drives den resten af rejsen af en ionmotor, som under hele rejsen vil omgive rumsonden med et svagt, blåligt skær.
En ionmotor virker ved at udsende en strøm af ioniseret xenon-gas med en meget stor hastighed. Psyches motor udsender ionerne med en fart på 18 kilometer i sekundet, hvilket skal sammenlignes med de 3-4 kilometer i sekundet, som gasserne fra en kemisk drevet raketmotor udsendes med.
Denne høje hastighed, som skabes ved at accelerere ionerne i et elektromagnetisk felt, gør motoren meget brændstoføkonomisk, så den flere år lange rejse kan klares med bare 922 kilo xenon.
En af forklaringerne på de meget store solpaneler er netop, at de skal levere strøm til ionmotoren. Motoren er meget svag, så det vil tage tid – dage og uger – at ændre Psyches hastighed markant.
\ Om artiklens forfattere
Helle og Henrik Stub er begge cand.scient’er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.
I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.
De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet ‘Stubberne’.
Undervejs lægges ruten forbi Mars, som med sin tyngdepåvirkning skal give rumsonden et ekstra skub i den manøvre, der kaldes 'gravity assist' eller 'gravitationel slynge'.
Annonce:
Under hele Psyche-missionen vil man holde kontakt til rumsonden og modtage billeder og målinger over det store kompleks Deep Space Network, der består af tre store observatorier, som er passende fordelt over hele kloden i Australien, Spanien og Californien.
Det gør rumsonden i stand til at kunne sende data til mindst én modtagestation til enhver tid. Billeder og data vil blive videresendt til NASA's store center, ’Jet Propulsion Laboratory', i Pasadena, Californien og til Arizona State University i byen Tempe.
Efter en rejse på seks år vil rumsonden nå frem til asteroiden 16 Psyche i 2029 efter at have tilbagelagt en rejse på 4 milliarder kilometer gennem rummet.
Fremme ved målet
Efter ankomsten til asteroiden 16 Psyche kan alle de spændende opgaver så endelig gå i gang.
Det er ikke planen, at rumsonden skal lande. Den skal i stedet sendes i bane om asteroiden, hvor den efter planen skal tilbringe 26 måneder med at studere og grundigt kortlægge hele overfladen med spektrometre, kameraer og andre instrumenter.
Man vil gradvist bringe rumsondens bane tættere på overfladen, så vi kan forvente os nogle flotte billeder.
Denne nære udsigt til det indre af en klode, der med stor sandsynlighed førhen var en planet, kan forhåbentlig føje ny viden til vores modeller for det indre af Jorden og vores naboplaneter - under mottoet 'Rejs ud og lær mere om den nære verden’.
Hertil kommer de mange billeder, rumsonden sender hjem, som vil åbne for en helt ny verden for os.
Her fra Jorden ser vi blot 16 Psyche som en lille, ellipseformet klode uden ret mange detaljer. Det bliver noget helt andet at komme tæt på og for første gang få dens mange landskabsformer at se.
Selvom rumsonden ikke skal lande på Psyche, er det alligevel sjovt at bemærke, at Psyche på overfladen har en tyngdekraft som ganske vist er lille, men ikke helt ubetydelig.
Ser vi på den lille asteroide Bennu, hvor NASA for nylig indsamlede prøver, er det helt umuligt at holde sig på overfladen; selv en lille bevægelse kan let føre til, at man går i bane om asteroiden eller driver helt bort fra den.
På 16 Psyche vil man nok opleve en svag fornemmelse af tyngdekraft, hvor man nok vil være i stand til at bevæge sig lidt rundt med stor forsigtighed. Følelsen af vægt vil måske være omkring et kilo - svarende til, at tyngdekraften på overfladen skønsmæssigt er omkring 1,5 procent af Jordens tyngdekraft.
Jagten på guldet
Når talen kommer på rejser til asteroiderne, er der ikke så få, der straks tænker som de gamle guldgravere, der kunne tjene formuer på en god guldmine.
Kunne vi gentage det nummer ved at hente store mængder af især guld og andre sjældne metaller som platin og iridium hjem til Jorden?
Psyche har uden tvivl guld nok til at gøre os alle til milliardærer. Men det holder jo ikke. Guld er jo kun værdifuldt, fordi det er sjældent.
Hvis vi ved et tankeeksperiment forestillede os, at alle Psyches rigdomme på en eller anden måde blev transporteret tilbage til Jorden, ville deres værdi fuldstændig ødelægge alle råvarepriser og simpelthen få verdensøkonomien til at kollapse.
Men det forbliver kun et tankeeksperiment i overskuelig fremtid.
Psyche ligger midt i asteroidebæltet meget langt borte, og det koster en formue at sende en rumsonde så langt ud. Desuden vil det kræve tungt og meget energikrævende udstyr at begynde at bore i en stor metalklump.
Guldet på Psyche er i virkeligheden langt bedre beskyttet, end hvis det havde befundet sig i en bankboks på Jorden.
Så det er nok godt, at vi ser bort fra forretningsmæssige interesser og holder os til den videnskabelige udforskning af vores solsystem med al den indsigt i planeter, måner og asteroider, vi indtil nu har været vidne til.
Og som måske mest af alt har lært os, hvilken sjældenhed vores egen jordklode i virkeligheden er.
