Misiunea Psyche – O călătorie exotică către o lume din metal40 min read

Vasile Decu | 03.06.2019

O conversație cu Linda Elkins-Tanton, despre viitoarea ei misiune, Psyche, în care are rolul de Principal Investigator – liderul echipei științifice -, și despre această perioadă entuziasmantă în explorarea sistemului solar.

Linda Elkins-Tanton © Arizona State University/Abigail Weibel

Psyche este o nouă viitoare misiune NASA, către o lume unică: un asteroid format aproape exclusiv din metal, despre care se crede că ar putea fi miezul unei planete timpurii, de la începutul sistemului solar. Programată pentru lansare în 2022, sonda va ajunge pe orbita acestui asteroid exotic, din Centura Principală de asteroizi, dintre Marte și Jupiter, în 2026 și va petrece cel puțin 20 de luni în jurul asteroidului, cartografiindu-i suprafața și studiindu-l în detaliu.

„16 Psyche” este, după cum trădează și numele, cel de-al 16-lea asteroid descoperit de astronomi și unul dintre cei mai mari, cu un diametru de peste 200 de kilometri și o densitate foarte mare. Orbitează în jurul Soarelui la o distanță de trei ori mai mare decât noi, spre exteriorul Centurii Principale de asteroizi. A fost găsit de către astronomul italian Annibale de Gasparis, în 1852, fiind botezat după zeița sufletului în mitologia greacă – un nume care i se potrivește foarte bine, după cum confirmă și știința actuală.

Psyche pare o lume unică, din fier și nichel, spre deosebire de ceilalți asteroizi pe care i-am studiat ori vizitat, compuși din rocă, praf și gheață. Cel mai probabil, este un miez planetar dezvelit în agitația violentă din perioada formării sistemului solar. Misiunea Psyche este astfel o călătorie în timp (ca la alți asteroizi), dar și una către centrul planetei noastre – deoarece această lume stranie ne poate învăța lucruri noi despre formarea planetelor.

De ce este Psyche o țintă atât de atractivă, de ce e un loc atât de interesant că trebuie să-l studiem de aproape?

Sunt numeroase motive. Primul, și cel mai puternic, este că vorbim despre o misiune cu adevărat de explorare și descoperire, deoarece omenirea nu a mai vizitat niciodată o lume de metal. Psyche este singura lume metalică sferică din sistemul nostru solar. Mai sunt asteroizi din metal, mult mai mici, dar au forme degenerate, precum asteroidul Cleopatra ori alți astfel de bolovani. Dar acesta este singurul care chiar ar putea fi miezul expus al unui corp ceresc diferențiat. Aceasta este principala noastră ipoteză privind Psyche: că este miezul de metal din interiorul unei planete primitive, una care a fost lovită distructiv în ciocnirile violente din perioada de început a sistemului solar – lovită de multe ori, niciodată constructiv, în sensul că nu a adunat astfel material pentru a crește într-o planetă mai mare. În schimb, a fost ruptă și și-a pierdut învelișul de rocă din exterior. Psyche este deci o țintă foarte atractivă, deoarece putem astfel să vedem în premieră o lume făcută din metal. Și este și singurul mod în care omenirea poate vedea un miez de planetă. Nu o să ne ducem niciodată către miezul planetei noastre ori al altei planete terestre, așa că, dacă Psyche este cu adevărat un miez planetar, așa cum suspectăm, este singurul la care avem acces. Mergem acolo ca să înțelegem ce este în adâncul planetelor noastre astăzi și cum s-au format ele la începutul sistemului solar.

Cât de mare este Psyche?

Ultimele modele ale formei sale, obținute prin observații radar, ne spun că are un diametru efectiv de 226 de kilometri, plus sau minus 23 de kilometri. Deci raza efectivă este de 113, plus sau minus 12 kilometri. Iar densitatea ar fi de 4500 kilograme pe metru cub – plus sau minus 1400 kg. Sunt date din observațiile făcute cu telescopul radio Arecibo, deci nu sunt neapărat răspunsul final. Sperăm să avem răspunsul final după ce vom ajunge acolo.

 

Sonda va ajunge pe orbita asteroidului abia în 2026, pe care îl va studia apoi timp de 21 de luni, până în octombrie 2027.

Aveți un arsenal foarte bun de instrumente științifice.

Așa este. Vom avea camere duale, deci vom putea face observații stereo de topografie. Iar fiecare cameră este multispectrală. Adică au o suită de filtre cu care ne putem uita la Psyche în numeroase lungimi de undă. Sonda este echipată și cu două magnetometre, într-o configurație de gradiometru on a beam, pentru a putea substrage câmpul magnetic al sondei. Și avem și un spectrometru în raze gamma și neutroni, de la Applied Physics Laboratory, cu care să stabilim compoziția suprafeței. Acestea sunt principalele trei instrumente științifice, dar vom face și studii gravitaționale, folosind sonda în modul obișnuit, cu interacțiuni Doppler cu undele radio. Apoi vrem să includem și o demonstrație a unui sistem nou de comunicații optice pentru distanțe lungi în spațiu, de 2 ori 3 unități astronomice, folosind laserul.

În prezent, Psyche e doar un punct palid de lumină în telescoape. Dar aveți camere de mare rezoluție și vreți să ajungeți foarte aproape de el, la circa 100 de kilometri altitudine…

Da, vrem să ajungem la o distanță de sub o rază a lui.

Asta înseamnă că ne vom bucura de niște imagini foarte spectaculoase.

Sper din toată inima! Ăsta e și obiectivul. Abia aștept să văd cum arată! O să fie ceva uimitor.

În 2015, sonda New Horizons a depășit toate așteptările cu imaginile spectaculoase ale lui Pluto. Va fi la fel cu Psyche?

Cred că mereu e așa. De fiecare dată când trimitem o misiune undeva, suntem surprinși total – iar misiunea New Horizons este un exemplu perfect. Nu cred că au fost prea mulți cercetători care să fi crezut că Pluto este în continuare cald, o planetă vie, deci nu a avut cine să spună „v-am spus eu”. Cu toții am fost complet șocați și încântați de acei munți de gheață, de acei ghețari impresionanți. Ce loc superb s-a dovedit a fi Pluto! Sper ca Psyche să ne surprindă la fel.

Ce vă așteptați să descoperiți?

Am construit o suită întreagă de ipoteze științifice despre cum ar îngheța un miez de metal expus. Noi credem că s-ar solidifica din exterior către interior și că, dacă se rotea pe atunci, înseamnă că ar fi produs un dinam magnetic datorită rotirii și răcirii acelui metal lichid de fier și nichel. Deci exteriorul său va păstra urmele acestui câmp magnetic. Mai credem că exteriorul s-ar fi rupt de-a lungul unor falii uriașe și s-ar fi micșorat în timpul răcirii, deoarece răcirea interiorului duce la pierderea a 7% din volumul său, când trece de la un lichid la un solid, deci exteriorul care s-a format mai rapid trebuie să se contracte și el – și sperăm să vedem aceste cicatrici de contracție. Poate vom vedea și sulf pe suprafață, aruncat acolo prin erupții de lichide sulfuroase din interior.

Apoi, în modelul pe care l-am făcut prin observații radio, avem un deficit de masă într-una dintre părțile lui. Presupunem că este un crater și ne-am imaginat că ar putea avea margini proeminente din metal înghețat. Dar adevărul e că nu știm încă prea multe despre cum arată. Am putea la fel de bine să descoperim că Psyche nu este de fapt miezul expus al unui corp planetar și că este ceva cu totul diferit, ceea ce ar fi foarte interesant. De fiecare dată când țin prelegeri despre Psyche, menționez că mă aștept ca tot ce spun, toate ipotezele și modelele noastre fizice și chimice, să fie greșite, cel mai probabil, și că o să vedem ceva foarte surprinzător și diferit.

Ambele situații ar fi câștigătoare.

Exact. Eu cred că tocmai asta este definiția explorării.

Ați lucrat cu ilustratori talentați pentru imaginile de presă. Sper ca imaginile să fie și mai frumoase. Avem misiuni grozave către asteroizi, care ne trimit înapoi imagini superbe  –  dar vorbim despre bolovani de gheață murdară, de palete de gri. Voi veți avea o lume de metal, care poate strălucește diferit… Vorbesc din perspectiva publicului, care adoră noua artă spațială.

Da, imaginile sunt atât de importante! Dar recunosc că nu știu la ce să mă aștept. Nu știm dacă va fi strălucitor, dacă intemperiile spațiale îl vor face să lucească mai tare ori mai slab. Va fi o surpriză. Unul dintre lucrurile pe care știm deja că le vom face e să invităm publicul să ne trimită desene și concepte despre cum ar putea arăta, pe care le vom juriza pentru a le premia pe cele mai interesante. Va trebui să ne folosim cu toții imaginația.

Ce v-ați propus să studiați?

Mai întâi, dilema esențială – dacă este sau nu un miez planetar. Vrem să ne uităm la vârstele relative ale zonelor de pe suprafața sa, prin studierea craterelor, pentru a începe să înțelegem procesul prin care a fost dezbrăcat de învelișul său de rocă, dacă într-adevăr acesta este modul în care s-a format. Tehnic, ne vom uita la starea de oxidare a miezului și la ce elemente, în afară de fier și nichel, au fost încorporate în faza metalică. Aceste informații ne duc direct la întrebările fundamentale despre cum este format un miez în planetezimale, deci și la ce fel de tipuri de miez sunt combinate pentru a face interiorul unei planete mai mari, precum a noastră.

Vrem să știm și dacă avem sau nu dreptate anticipând fisuri și cicatrici de răcire. Ori ce fel de forme de relief sunt pe suprafață. Ori cum este regolitul. Sunt întrebări care țin nu doar de pura curiozitate științifică ori de nevoia de înțelegere a proceselor de formare planetară, ci și de nevoi ale unor misiuni viitoare de explorare. Înainte să poți să-ți imaginezi că aterizezi pe o lume de metal, trebuie să știi cum arată suprafața.

Potrivit unor simulări publicate în aprilie 2019, Psyche ar fi avut, în istoria sa, și vulcani cu fier lichid. Ilustrație de Elena Hartley/UCSC

Cât de rar e genul acesta de corp planetar?

Cred că sunt între 10 și 15 asteroizi despre care cercetătorii sunt de acord că sunt asteroizi metalici. Dar vorbim despre asteroizi de clasă M – mai nou sunt numiți de clasă X -, ale căror informații spectrale (analiza luminii pe care o reflectă spre telescoapele de pe Pământ) sunt banale, fără lucruri care ies în evidență. Unul dintre acești asteroizi este Luteția, pe care am vizitat-o cu misiunea Rosetta, descoperind că are o suprafață de rocă. Deci nu toți asteroizii de clasă M și X sunt din metal. În cazul lui Psyche, motivul principal pentru care spunem că este din metal este modul în care semnalele radar interacționează cu materialul de acolo, într-un mod care este posibil doar în cazul metalului. Deci numărul asteroizilor din metal nu este cunoscut. Dar nu cred că sunt prea mulți.

Într-un articol din revista Scientific American, scriați că manualele de astronomie ar avea nevoie de unele revizuiri în capitolul dedicat formării sistemului solar. Ce ar aduce nou Psyche în această discuție?

După ce ne vom uita la situația craterelor de pe Psyche și după ce vom știi dacă este un miez planetar ori nu, o să avem informații noi despre cât de devreme și cât de rapide au fost coliziunile din perioada timpurie a sistemului solar și cât de rapid s-au format primii embrioni planetari. Deoarece impactul care a format Luna a avut loc relativ târziu în procesul formării Pământului, nu știm foarte multe despre perioada formării planetelor. Modelele noastre dinamice indică faptul că este nevoie de între patru și opt impacturi distructive pentru a smulge roca de pe un planetezimal pentru a expune complet miezul metalic. Aceste miezuri expuse se ciocnesc frecvent cu alte corpuri și cu alte miezuri iar simulările arată că majoritatea sistemelor solare nu rămân cu miezuri descoperite, deoarece, statistic, probabilitatea impacturilor distructive și constructive este de 50-50. Ai nevoie de mult noroc să ai cinci impacturi distructive la rând. Majoritatea simulărilor sfârșesc fără nicio Psyche. Uneori cu câte una. Foarte rar cu două. Deci pare o posibilitate foarte rară. Dacă vom confirma că Psyche este un miez planetar și că acesta este procesul prin care s-a format, vom învăța ceva nou despre cât de rapide sunt interacțiunile planetezimalelor și cât de repede evoluează în planete mari ori ajung în Soare. Așa că misiunea va contribui la scrierea poveștii sistemului solar.

Cel puțin un studiu anunța descoperirea de substanțe volatile pe suprafața lui Psyche. Vorbim despre apă?

Înseamnă hidroxil, legături OH, deci suspiciunea autorului studiului, și a noastră, este că sunt urme ale unor impacturi ulterioare ale unor meteoriți condritici care să fi adus apă. Potrivit ipotezelor noastre curente, dacă Psyche este într-adevăr un miez planetar expus, nu ne așteptăm să aibă apă endogenică, prezentă de la formarea lui, ci apă care să fi venit din alte locuri. Dar vom vedea. Ar fi o țintă grozavă pentru viitoarele misiuni de exploatare a resurselor spațiale, dacă descoperim că are atât metal, cât și apă.

Ați menționat resursele. Ce părere aveți despre scenariile colonizării sistemului solar, precum în serialul nostru preferat, The Expanse.

Tocmai am început să mă uit la el! Da, cred că industria spațială este o parte din viitorul nostru. Și noi avem aici, la Arizona State University, un proiect pan-universitar numit „Inițiativa Interplanetară”, în care ne uităm la diverse aspecte al viitorului nostru în spațiu. Deoarece nu ai nevoie numai de știință și inginerie, nu doar de programe spațiale naționale, ci și de multe alte aspecte sociale. Cartea 2312 a lui Kim Stanley Robinson oferă o imagine foarte bună a cum ar putea fi viața în centura de asteroizi. Dar ai nevoie de toate disciplinele, de politici publice, de drept, de științe sociale, de psihologie și sociologie – trebuie să iei în calcul toate aspectele umane necesare pentru a construi acest viitor în spațiu. Am demarat la universitate și un program de studiu, de un an, în care studiem condițiile creării acestor colonii umane ipotetice pe alte corpuri cerești din sistemul nostru – iar Kim Stanley Robinson ne-a vizitat și el, ca să lucreze cu noi. Lucrurile acestea nu mai sunt deloc fantastice, ci ne îndreptăm accelerat spre ele.

Au început deja discuții serioase despre dreptul spațial. Ba chiar s-a pus un preț pe metalul prețios de pe Psyche și se dezbate al cui este.

(Râde) Așa este. Întrebările acestea o să devină tot mai problematice. Am un student care a venit spre astronomie plecând de la științe politice iar acum studiază și posibilele comportamente umane și sociale ca reacție la dispariția resurselor. Ce se întâmplă atunci când națiuni diferite ori grupuri diferite de oameni concurează pentru aceleași resurse. Și cum putem aplica ceea ce am învățat aici, pe Pământ, în domeniul dreptului spațial și normelor spațiale. Deoarece dreptul și politicile spațiale sunt, din păcate, foarte primitive și învechite, fără creativitate și nuanță în privința lucrurilor de care chiar o să avem nevoie. Mi se par motive de îngrijorare. Mi-aș dori să creăm o lume de mare diversitate și incluziune, dar anticipez că, dacă două state nu se înțeleg prea bine pe Pământ, nu prea vor avea motive să o facă în spațiu. Așa că eu cred că trebuie să începem de pe acum să ne gândim la astfel de lucruri.

Clișeul zice că spațiul e dificil. Și foarte scump. Poate că vor fi nevoite astfel să colaboreze.

Sau poate – păstrând optimismul – ceea ce se va întâmpla va fi că cei care vor coloniza Marte, de exemplu, se vor uni într-un mod care poate va fi imitat înapoi pe Pământ, făcându-ne să ne comportăm mai bine aici.

E o viziune extrem de optimistă…

(Râde) Eu cred că dacă nu ești măcar puțin optimist, mai bine stai acasă și taci. Mi se pare o reacție simplă și leneșă să fii pesimist ori cinic. Dacă vrei un viitor mai bun, trebuie să crezi mai întâi că poate exista un viitor mai bun către care să te chinui să mergi.

Astronomii investesc decenii în proiectele lor.

Exact!

Pare a fi o perioadă de aur pentru explorarea asteroizilor, cu misiuni precum Dawn, Hayabusa 2 ori OSIRIS-REx.

Așa este. Cred că, mult timp, cei din poziții de putere în acest domeniu al explorării spațiale au fost puțin cam aroganți față de asteroizi, considerând explorarea lor drept un fel de colecționare de timbre – te-ai uitat la unul, te-ai uitat de fapt la toți cei cinci sute de mii. Dar am înțeles acum că aceste lumi mici, cum le place celor de la NASA să-i alinte, într-un mod ceva mai respectuos (râde), au enorm de multe informații de oferit și ne pot ajuta să înțelegem cum s-au format planetele ori dinamica sistemului solar. Precum și în privința resurselor viitoare. Sunt întrebări foarte importante și sunt încântată că vizităm tot mai mulți asteroizi și că învățăm lucruri noi. Iar troienii pe care îi va vizita misiunea Lucy sunt corpuri pe care nu prea le înțelegem, pe care nu le-am mai văzut, deci nu știm cum vor arăta de aproape. Dar mi se pare ceva minunat să nu știi. Este esența explorării.

Sunteți autoarea unei serii de cărți despre sistemul solar, pe care am folosit-o când mi-am propus să devin astronom amator. Ce modificări i-ați face în lumina noilor descoperiri și ce v-a încântat cel mai mult?

Din păcate, nu cred că mai scot vreo ediție a acelei serii, deoarece este un proiect încheiat. Cât despre descoperiri… cele ale sondei New Horizons au fost umitoare! Dar cred că cele mai importante știri din sistemul solar sunt cele despre gheizerele de pe lunile înghețate ale lui Jupiter și Saturn, despre posibilitatea tot mai mare de a fi lumi potrivite pentru viață. În esență, ai nevoie de un mod de a transforma energia fizică a unui corp în enegie biologică. Și, în general, acesta este un fel de dezechilibru în chimia organică, de exemplu rocă proaspătă adusă în contact cu apă sărată, care să fie o sursă de energie chimică pe care să o poată folosi viața. Ai nevoie de un corp ceresc încă viu și unde roca proapătă să fie în contact cu apa. Așa că Enceladus și Europa sunt locuri unde este foarte probabil să găsim viață iar numărul acestor locuri pare că va crește – aceasta cred că este principala poveste pe care am putea-o adăuga manualelor de astronomie.

Dacă ați avea buget (mai întâi unul conservator, apoi unul nelimitat) pentru o altă misiune, care ar fi?

Dacă vorbim despre o misiune ideală, aș avea două ținte principale. Vorbesc despre misiuni cu adevărat ideale, pe care nu ni le permitem acum nici financiar, nici tehnologic. Prima ar fi să mergem pe Enceladus și să forăm prin învelișul de gheață pentru a lua mostre de apă din oceanul său, pe care să le aducem înapoi pe Pământ. Asta ar fi ceva uimitor! Și ne-ar ajuta foarte mult să înțelegem sistemul solar.

A doua țintă ar fi să mergem înapoi pe Venus și să luăm mostre de material din diferite zone de pe suprafața sa și să le aducem înapoi pentru studiu. Pentru că tot nu avem răspunsuri clare la întrebarea de ce Venus și Pământul au evoluat atât de diferit. Iar acum, când ne uităm la sisteme planetare îndepărtate și spunem că o planetă este sau nu în zona habitabilă, știm că de fapt nu știm asta; nu știm dacă vorbim despre o Venus ori despre un Pământ. Sunt mulți alți factori, precum compoziția și istoria lor, pe care nu avem cum să-i cunoaștem – încă. Acestea ar fi misiunile pe care le-aș face – în acest scenariu de vis (râde).

Venus a fost destul de ignorată în ultimii ani. Dar se pare că mai multe agenții sunt interesate de misiuni noi către Venus.

Da, și trebuie neapărat să ne întoarcem. Unul dintre aspectele esențiale ale lui Venus este cât de greu e să ajungi acolo și să o studiezi. Sovieticii au făcut o treabă impresionantă cu misiunile lor Venera și Vega!

Au fost foarte insistenți…

Doamne, au fost incredibili, un model pentru explorarea spațială. Nici astăzi nu știm mult mai bine ca ei cum să ajungem și să rezistăm pe suprafața lui Venus mai mult decât sondele lor. Va fi nevoie de o misiune mare pentru a face asta și cred că este o țintă ideală pentru o colaborare internațională de amploare, pentru a trimite o misiune-amiral către Venus pentru a avansa puternic știința noastră despre această planetă, nu doar în progresele mici pe care le facem în prezent.

Ați publicat și o carte, să-i spunem, diferită, Earth, în colaborare cu un profesor de științe umaniste.

Iubesc foarte mult cărticica asta. Este o colaborare cu un profesor de literatură engleză de la George Washington University, Jeffrey Cohen. El este specialist în perioada medievală. Acum câțiva ani, am fost rugați să facem o prezentare împreună, la o conferință. Eu studiam pietre, la fel și el, într-un sens, petrecând mult timp meditând la rolul rocilor și pietrelor în viețile oamenilor. Așa că organizatorii s-au gândit că ar fi interesant să aibe oameni care să vorbească despre același material din două perspective foarte diferite. Inițial, amândoi am fost foarte sceptici, pentru că nu eram foarte siguri că ne vom înțelege reciproc, ținând cont de cât de diferite sunt limbajele noastre specializate. Dar am descoperit că putem avea o conversație foarte puternică, așa că am reprodus acea discuție, de data aceasta în forma acestei cărți. Vorbim despre modurile în care oamenii se raportează la Pământ și la părăsirea lui, pentru a-l privi apoi din spațiu. Am aflat de la Jeffrey că oamenii își imaginau asta încă de pe vremea vechilor greci, încă dinainte să putem visa măcar că putem avea vreun mijloc să facem asta. E ceva care ne face să vrem să-l admirăm din exterior. Iar relația noastră cu planeta este una foarte agitată, care trece de la adorație la devastare, de la prețuirea ei la dorința de a pleca mai departe – despre astfel de lucruri vorbim în carte. Sper să vă placă tuturor.



Vasile Decu

Astronom amator, pasionat de știință și tehnologie. Șoarece de bibliotecă. vasile.decu@mindcraftstories.ro