人類連地殼都挖不透,如何研究地核?科學家,3億公里外有行星核

姿勢分子knowledge 發佈 2020-07-16T15:59:24+00:00

可是,直到今天,我們也只能從地表挖到12公里,連地殼都沒有鑽透。靈神星的形狀像個被削過的土豆,尺寸為279 × 232 × 189 km,是小行星帶內一顆非常大的天體。

地球的直徑為6378公里,其中地核到地表的距離大約是3000公里。可是,直到今天,我們也只能從地表挖到12公里,連地殼都沒有鑽透。看起來,我們似乎距離探索地球內核遙遙無期。但是,在距離我們3.7億公里以外的小行星帶,有一顆裸露的行星核正在太空中飄蕩……

(圖片說明:藝術家繪製的靈神星假想圖)

1852年,義大利天文學家安尼巴萊·德·加斯帕里斯首次發現了靈神星,並且以希臘神話中的普敘刻(靈魂的化身)來命名,所以譯作靈神星。由於它是人類發現的第十六顆小行星,所以編號為16,於是就被稱為16 Psyche了。

靈神星的形狀像個被削過的土豆,尺寸為279 × 232 × 189 km,是小行星帶內一顆非常大的天體。它的質量占據了整個小行星帶的0.6%,足以對附近其他小的天體產生干擾效果,這也是我們測量它質量的手段。

(圖片說明:甚大望遠鏡陣列拍攝的靈神星圖像)

真正讓科學家對它產生興趣的,不是它的尺寸和形狀,而是它的身世。種種跡象表明,它曾經也是一顆很大的天體,但是經歷了一場毀天滅地的撞擊,最終被炸成了碎片。而現在的靈神星,只是曾經那顆天體所殘留下來的內核。

科學家之所以這樣說,是因為它幾乎只由鐵和鎳組成。至於網絡上流傳說靈神星上有價值數萬億美元的黃金,我並沒有找到相關數據和科學家的介紹。

即便如此,靈神星依然是一顆非常特殊的天體。不論是地球還是其他岩石行星,其主要結構仍然是碳酸鈣等岩石,表面雖然摻雜一些金屬,但是絕大部分金屬都集中於內核。而靈神星不一樣,它從表面開始就充滿了金屬元素。因此,科學家大膽推測:它可能曾經是一顆直徑500公里的小行星內核,結果在一次撞擊中粉碎,裸露在了太空之中。

對於科學家來說,這無疑是一個好消息,它可以讓我們直接了解行星的內核有著怎樣的秘密。為了探索這個太陽系內最詭異的小行星,美國航天局決定專門發射一個探測器,前往3億公里以外的靈神星,追溯它的前塵往事。

據介紹,這個項目最早在2015年就被提出,並在2017年入選。最近,NASA已經結束了規劃階段,開始著手打造人類第四個探索小行星的探測器,並且同樣以Psyche為它命名。

亞利桑那州立大學行星際計劃的總經理和聯合主席Lindy Elkins-Tanton是Psyche項目的負責人,她告訴我們:「這是一個任務在整個周期中最緊張的階段之一,我們順利地通過了審查,但挑戰沒有結束,我們也沒有抵達終點,而是要開始奮力向前沖了。」

(圖片說明:Psyche將要配備的太陽能電力推進系統)

雖然這已經是人類第四次準備對小行星進行專項探索了,但靈神星卻是第一顆被人類探索的全金屬小行星。因此,科學家們對此非常重視,希望能夠儘可能多地解答靈神星帶給我們的問題,這就對Psyche所攜帶的設備提出了比較高的要求。

NASA的科學家介紹說:「為了保證太空飛行器的所有設備能夠協調工作以確保我們的科學觀測、數據收集以及向地面的傳輸,這個關於小行星的計劃對7-8個層次的細節進行了深入的分析,其複雜性十分驚人。」

據介紹,針對靈神星,Psyche將會攜帶許多先進的設備——

  • 航空電子子系統:其中包括一個飛行計算機,協調全部設備;
  • 磁力計:用來測量靈神星的磁場,以印證行星的磁場來自於內核的說法;
  • 多光譜成像儀:對靈神星的表面進行觀察與拍攝,確定其化學成分以及表面地形;
  • 光譜儀:一共攜帶兩個,對靈神星表面的中子和伽馬射線進行分析,這有助於科學家了解它的整體結構;
  • 其他:還有許多設備,NASA並沒有深入介紹,它們都將幫助科學家揭示靈神星的秘密。

(圖片說明:Psyche探索靈神星畫面假想圖)

受到新冠肺炎疫情的影響,該項目只有一部分人在現場工作,其餘可以不必親臨現場的人正在家裡辦公。根據計劃,大約在2021年4月,Psyche的所有儀器都將建造完畢,並運送到位於南加州的NASA噴氣推進實驗室(JPL)。在JPL的無塵室,Psyche將進入接下來的流程:組裝、測試和發射作業(合稱ATLO)。

JPL的成員、Psyche的項目經理Henry Stone興奮地說:「我已經開始起雞皮疙瘩了,真的。當我們來到那個階段(組裝),就完成了一項重要的流程,畢竟你已經對原型做了足夠多的測試,幾乎等於已經擁有了可以工作的太空飛行器。」

(圖片說明:Psyche可能會使用的霍爾推進器在接受測試,藍色的光芒是由氙氣推進劑產生的)

和火星一樣,探測靈神星也會有一個窗口期。根據科學家們的計算,下一次的窗口期是2022年下半年和2023年上半年。NASA原本計劃在2023年通過SpaceX公司的獵鷹重型火箭將Psyche發射升空,但是相關負責人似乎比較心急,將計劃時間提前到了2022年8月。這意味著,留給NASA的時間幾乎只剩下2年了。因此,該團隊也正在不遺餘力地努力工作,以求在窗口期之前完成全部的建造、測試任務。

NASA之所以將時間提前,是因為他們希望Psyche能夠在2023年5月的時候路過火星,藉助火星的引力彈弓效應實現加速。即便如此,Psyche飛抵靈神星,也將是2026年的事。

(圖片說明:擬議的Psyche計劃宣傳圖)

如果靈神星被證明的確是一顆小行星的內核,那麼對於我們來說將具有極其重大的意義,因為這很可能也就是地球核心的模樣。我們知道,地核的主要成分也是鐵和鎳,只不過地核是熔融態,而靈神星則已經冷卻凝固。即便如此,我們仍然可以通過靈神星來了解我們不可能直接看到的地球核心。

目前來說,人類最多只能探測到地表以下12公里處的部分,但仍然連地殼都無法穿破。因此,靈神星的出現對我們來說絕對是一個好消息。也許,隱藏在地殼和地幔之下的秘密,就要在靈神星上被解開了。

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