Ученые, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), идентифицировали компонент воды на таинственном богатом металлами астероиде Психея. Результаты показывают, что гидратация существует в виде ржавчины и может пролить свет на то, как образовался этот загадочный объект.
Астероид 16 Психея довольно необычен для главного пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Имеющий размеры в 280 километров в самой широкой части, этот объект в форме картофелины когда-то считался полностью металлическим. Сверхблестящая поверхность Психеи заставила исследователей предположить, что астероид, возможно, является богатым железом сердцем планетезималя (планетарного строительного блока) и может раскрыть, как образовались Земля и другие планеты земной группы. Некоторые оценили редкометаллические компоненты астероида в 100 000 квадриллионов долларов — настоящая золотая жила в космосе.
Эта гипотеза о составе камня, по сути, и побудила NASA к продолжению миссии Psyche. Запущенный в октябре 2023 года, он, как ожидается, достигнет астероида в 2029 году, чтобы изучить его более подробно.
Но не все, что блестит, является золотом — или даже металлом. За последнее десятилетие новые данные о плотности Психеи и спектрах отражения — интенсивности различных длин волн солнечного света, отраженного от поверхности астероида — предполагают, что это, скорее всего, смешанный силикатный и металлический мир.
В 2017 году исследователи обнаружили дразнящие следы другого компонента: воды. Спектры в инфракрасном диапазоне, на длинных волнах, которые мы воспринимаем как тепло, но не видим, показали сигнатуру гидроксильных единиц — молекулы ОН, которая входит в состав воды.
Эти результаты предполагают, что поверхность Психеи может содержать небольшое количество воды в виде льда или гидратированных минералов. Но результаты оказались неубедительными, поскольку спектр, полученный с помощью наземного инфракрасного телескопа НАСА на Гавайях , мог быть искажен водой в атмосфере Земли. Кроме того, исследователи не нашли более определенной сигнатуры воды из немного более высокой инфракрасной длины волны. Эта сигнатура помогла другим астрономам «обнаружить широко распространенную молекулярную воду на Луне, но пока не использовалась для астероидов», — сообщила автор исследования Стефани Джармак, планетолог из Гарвардского и Смитсоновского центра астрофизики.
Чтобы определить, действительно ли на Психее есть вода, Джармак и ученые из нескольких институтов США и Германии обратились к двум инфракрасным сенсорным приборам JWST: ближнему инфракрасному спектрографу (NIRSpec) и прибору среднего инфракрасного диапазона (MIRI), которые могут обнаруживать более короткие и более длинные инфракрасные волны соответственно. Направив эти приборы на астероид в марте 2023 года, ученые собрали снимки спектра, отраженного северным полюсом Психеи, который тогда был обращен к телескопу. Их результаты были приняты журналом Planetary Science Journal и доступны в виде препринта через arXiv .
Данные NIRSpec показали гидроксильную сигнатуру, подтвердив ее присутствие на астероиде. Более того, отметил Джармак, высококачественные данные позволили провести сравнение с гидроксильными сигнатурами других метеоритов, показав, что гидроксильная сигнатура Психеи напоминает сигнатуру некоторых содержащих ржавчину, богатых углеродом метеоритов. Это открытие привело исследователей к выводу, что гидроксилы связаны с металлами на Психее, образуя ржавчину.
Но в данных MIRI отсутствовала убедительная сигнатура воды. Тем не менее, исследователи не могут исключить присутствие воды, поскольку она может присутствовать в других частях Психеи, которые JWST не мог видеть. Также возможно, что вода присутствует, но в концентрациях ниже предела обнаружения MIRI, что делает ее менее половины концентрации воды на Луне, которая сама по себе является эквивалентом только капли дождя в 1 кг почвы.
Помимо образования ржавчины, гидроксильные группы Психеи дают подсказки о том, как образовался астероид. Если гидроксил образовался внутри астероида, это может означать, что Психея родилась на холодных внешних границах Солнечной системы и в течение миллионов лет шаталась вовнутрь. Однако существующие данные свидетельствуют о том, что водоносные астероиды, которые врезались в Психею и сформировали ее, также принесли с собой гидроксил.
По словам Джармака, в планы на будущее входит изучение точных мест нахождения гидратированных металлов на поверхности Психеи, а также «наблюдения за южным полюсом Психеи, на котором находится большой кратер, возможно, образовавшийся в результате столкновения с гидратированным ударным телом».
Богатые металлами астероиды являются прибыльными источниками редких минералов и предметом будущих космических горнодобывающих предприятий. Однако, несмотря на свою предполагаемую ценность, Психея не входит в их число — на расстоянии в три раза больше Земли от Солнца она слишком далека, чтобы усилия по добыче были экономически эффективными.
