NASA planlægger nu to rumsonder, Lucy og Psyche, der har til opgave at lære os, hvordan Solsystemet begyndte, ved at besøge i alt otte asteroider i Jupiters bane i perioden 2025-2033.
Navnene er ikke tilfældigt valgt: Lucy er navnet på et 3,2 millioner år gammelt fossil af en af vore meget tidlige forfædre, og det er et passende navn, for som lederen af Lucy-Projektet, Harold Levison, siger:
»De små asteroider er i virkeligheden fossiler fra planeternes dannelse, og det er derfor, vi har opkaldt rumsonden Lucy efter en af menneskets forfædre.«
Rumsonden Psyche har derimod fået samme navn som den meget enestående asteroide af næsten rent metal, den skal besøge.
\ Læs mere
Jupiters kongedømme
Jupiter er Solsystemets største planet, med en tilsvarende stærk tyngdekraft. Og den tyngdekraft bruger Jupiter til at styre asteroider mange millioner kilometer væk.
I samme bane som Jupiter, men 60 grader foran og 60 grader bag planeten, har Jupiter indfanget et stort antal asteroider, som befinder i baner om de såkaldte lagrangepunkter L4 og L5 i Jupiters bane (læs om lagrangepunkterne i boksen under artiklen).
Asteroiderne har fået navnet de trojanske asteroider efter den trojanske krig. Asteroiderne nær L4 har fået navne efter krigens græske helte, mens dem i L5 er opkaldt efter heltene fra Troja. I alt menes der at være op mod en million asteroider, der er større end en kubikkilometer, i de to områder.
Lucy skal som den første rumsonde nogensinde besøge de trojanske asteroider, og besøgene kan forhåbentligt hjælpe med at kaste lys over Solsystemets opståen. For selvom asteroiderne tilhører, hvad man kan kalde Jupiters kongedømme, er de forbløffende forskellige. Det betyder, at de må komme fra mange forskellige steder i Solsystemet.
Da Solsystemet var helt ungt, havde planeterne ikke deres nuværende baner, de flyttede sig bare. Når store tunge planeter som Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun gør det, skaber de totalt kaos i de millioner af store og små asteroider, som også findes i Solsystemet.
Mange af disse asteroider er blevet slynget helt ud af Solsystemet, mens et mindre antal er blevet indfanget af den mægtige Jupiter og er endt som de trojanske asteroider.
En historie om Solsystemet
Harold F. Levison fra Lucy-projektet har formuleret det således:
»En af de overraskende ting ved de Trojanske asteroider er deres diversitet. Hvis vi ser på dem gennem teleskoper her på Jorden, ser vi, at de har meget forskellige farver og spektre. Og derfor tror vi, at de fortæller os noget om, hvordan Solsystemet opstod og udviklede sig. Diversiteten, mener vi, skyldes, at asteroiderne blev dannet meget forskellige steder i Solsystemet, med meget forskellige fysiske karakteristika. Men under Solsystemets udvikling blev de flyttet omkring, indtil de endte i disse stabile områder i Jupiters bane.«
\ Læs mere
Lucys lange rejse
Man skulle ikke tro, det var muligt, men rumsonden Lucy skal besøge både de græske helte i L4 og bagefter de trojanske helte i L5. Det er noget af en bedrift, for L4 og L5 befinder sig over en milliard kilometer fra hinanden, på hver sin side af Jupiter så at sige.
Rumsonden skal opsendes i 2021, og på vej mod L4 flyver den i april 2025 forbi en lille, kun fire kilometer stor asteroide med det meget passende navn 52246 Donaldjohanson, opkaldt efter opdageren af Lucy-fossilet i Etiopien i 1974. Med det navn kan man godt se, at det var meget oplagt med en forbiflyvning – men mon ikke holdet bag Lucy også har været med til at navngive den lille asteroide?
Det er lidt af et problem, at Lucy flyver forbi asteroiderne med en fart på over 20.000 km i timen. Det giver kun kort tid til at observere de enkelte asteroider. Grunden er, at det ikke er muligt at medføre så meget brændstof, at Lucy kan bremses ned og gennemføre en langsom forbiflyvning. Rumsonden vejer 1435 kg, og meget af vægten optages af instrumenter, radiosendere og solceller.
I 2027 er Lucy så nået frem til L4, hvor den det næste år flyver forbi fire meget forskellige asteroider. Så forlader rumsonden L4 og i et mægtigt sving tværs gennem Solsystemet flyver sonden fra L4 til L5. Den rejse tager ikke overraskende omkring fem år, men i marts 2033 når den frem til to godt 100 kubikkilometer store asteroider, som kredser om hinanden.
Sådanne binære asteroider er sjældne i det indre Solsystem, men mere almindelige i Kuiperbæltet uden for Neptuns bane – så her får Lucy muligvis et kig på asteroider, som vi ellers skulle rejse meget langt for at se.
Psyche – en asteroide af metal
Rejsen til asteroiden Psyche har et andet formål.
Den godt 250 kubikkilometer store asteroide befinder sig midt inde i asteroidebæltet mellem Mars og Jupiter i en lidt aflang bane mellem 2,5 og 3,3 astronomiske enheder (AE) fra Solen, som det tager asteoriden fem år om at nå omkring.
\ Astronomisk enhed
En astronomisk enhed (AE) er Jordens afstand fra Solen.
Det svarer til knap 150 millioner km.
Det lyder jo såre normalt, men Psyche er den eneste kendte asteroide, som, man mener, består af næsten rent metal. Man forestiller sig, at Psyche begyndte som den metalholdige kerne i en mindre planet, der var mindst 500 kilometer i diameter, men muligvis næsten så stor som Mars.
I Solsystemets barndom var der mange sammenstød mellem planeter og asteroider, og teorien er, at den klode, Psyche var en del af, ved et eller flere meget store sammenstød mistede sin kappe af klippe, så kun kernen blev tilbage.
Det eneste problem med denne ellers udmærkede teori er, at resterne af kappen så burde befinde sig i næsten samme bane som Psyche og ligne almindelige asteroider af sten og klippe. Men sådanne asteroider har man ikke fundet.
Vand på overfladen og smeltet metalkerne
Tilbage står, at vi med Psyche har en enestående mulighed for at se, hvordan en planets metalkerne ser ud. Vi ved, at Jorden har en kerne af flydende metal, hvor magnetfeltet opstår, men den har vi jo ingen mulighed for at besøge. I stedet kan vi så sende en rumsonde 300 millioner kilometer ud i rummet.
Rumsonden Psyche skal opsendes i 2023, og den vil være fem år om at nå frem til sit mål. Sonden skal udstyres med en ionmotor, så den har mulighed for at gå i bane om asteroiden Psyche, der skal studeres i årene 2028-2030.
Det bliver noget af en oplevelse, for vi har aldrig set en klode af rent metal før. Hvordan ser et nedslagskrater ud? Vil de dråber af smeltet metal, som udslynges ved et nedslag, kunne nå at størkne, inden de falder ned igen?
Der er noget uventet fundet spor af vand på overfladen, men det kan stamme fra sammenstød med mindre, isholdige asteroider.
Det helt støre spørgsmål er dog magnetismen. I dag mener man, at magnetfelter opstår i roterende metalkerner i planeter, der er så store, at de i hvert fald kan smelte en del af metalkernen.
Psyche stammer ret sikkert fra en ret lille planet, som næppe har været stor nok til at smelte kernen. Så det bliver spændende at se, om den stadig har en rest af et magnetfelt fra dengang, den sad midt inde i en planet – eller som den ledende forsker Lindy Elkins-Tanton udtrykker det:
»Vil Psyche være som en lille køleskabsmagnet ude i rummet?«
\ Lagrangepunkter
(Illustration: Spaceguard)
Som alle planeter i solsystemet har også Jupiter fem såkaldte lagrangepunkter. Det er steder, hvor en lille klode vil følges med planeten på en sådan måde, at kloden set fra planeten hænger stille.
De asteroider, Lucy skal besøge, befinder sig i L4 og L5, der befinder sig henholdsvis 60 grader foran og 60 grader bag Jupiter, men i samme bane som planeten.
Bevæger sig i samme hastighed som planeten
Det er en udbredt misforståelse, at de kræfter, den lille klode er påvirket af, på en eller anden måde ophæver hinanden i et lagrangepunkt.
Det er ikke tilfældet. I hvert af de fem punkter er den lille klode påvirket af tyngdekraften både fra planeten (her Jupiter) og Solen.
De fem punkter udmærker sig ved, at her er summen af kræfterne præcis så stor, at den lille klode vil bevæge sig rundt om Solen med samme hastighed som planeten, og derfor følges med den.
Dette gælder dog kun, hvis kloden er så lille, at man kan se bort fra dens tyngdekraft – en betingelse asteroiderne fint opfylder.
L4 og L5 er stabile punkter
L1, L2 og L3 er ustabile punkter – en klode her vil ret hurtigt drive bort fra punktet. Det er dog muligt at kredse om for eksempel L2, hvis man bruger en smule styrebrændstof.
L4 og L5 er stabile, og det betyder, at hvis en klode ikke præcist sidder i et af de to punkter, vil den ende i en bane om punktet.
Det er derfor, L4 og L5 i Sol-Jupiter-systemet er så store, at de kan rumme over en million asteroider. Asteroiderne befinder sig ikke i selve de to punkter, men i baner omkring punkterne.
