小惑星が固い岩ではなく、溶けた鉄の塊であった太陽系の過去を想像してください。奇妙に聞こえますが、それは事実でした。そして、適切な条件では、それらの小惑星のいくつかは火山を発芽させたでしょう。これらの小惑星の1つであるプシュケは、NASAのミッションの目的地です。
これが、サンタクルーズ大学の科学者が新しい研究ですぐに地球物理学研究レターに掲載されるようになったという結論です。
科学者は、カリフォルニア大学サンタクルーズ校（UCSC）の地球惑星科学教授であるフランシスニモと、大学院生のジェイコブアブラハムです。 NASAが小惑星プシュケに宇宙船を送る計画のため、彼らはこの研究に着手しました。プシュケはユニークな小惑星です。それは私たちの太陽系で最大の小惑星であるだけでなく、初期の惑星の露出した鉄とニッケルのコアのようです。
初期の太陽系の混乱の中で、岩の塊が衝突し、時には結合しました。時間が経つにつれ、それらはどんどん大きくなるチャンクを形成し、最終的に岩の惑星に形成されました。地球のような完全に形成された惑星では、鉄とニッケルのコアはケイ酸塩地殻の下に埋め込まれています。すべての地球型惑星と月、ほとんどの小惑星で同じです。
しかし、一部の微惑星は破滅的な衝突に見舞われ、それらの外層が剥ぎ取られて、露出した溶鉄に富んだコアが残るでしょう。そのコアは宇宙の極寒の気温で冷却され、表面が最初に凝固する可能性が高いでしょう。これは彼らがプシュケに起こったと思うことです。
「ある日、彼は私に目を向けて言った、「私はこれらのものが噴火するだろうと思う」。
フランシス・ニモ教授、UCSC地球惑星科学。
NASAのプシュケへの使命に先立って、ニモは金属小惑星に興味を持ちました。彼はそれらの組成に興味がありました、そしてその組成へのどんな手がかりがこの地球上の隕石によって提供されることができたのか。彼は大学院生のJacob Abrahamsに小惑星がどのように形成され冷却されるかについてのいくつかのモデルを実行させました。
結局のところ、これらの小惑星の少なくともいくつかは、溶鉄の火山噴火を経験したことでしょう。
「ある日、彼は私に目を向けて言った、「私はこれらのものが爆発するだろうと思う」とニモはプレスリリースで言った。 「私はこれまで考えたことはありませんでしたが、密度の高い地殻の下に浮力のある液体があり、液体が上に来ることを望んでいるので、それは理にかなっています。」
これらの強磁性火山は、これらの露出したコア小惑星のすべてで噴火したわけではありません。それらは、コアが溶融したままである間、表面が急速に冷却して固化するのに十分なほど重かったに違いありません。しかし、それらすべてがそのように振る舞ったわけではありません。
「中央から外に結晶化して火山活動を起こさない場合もありますが、上から下に結晶化する場合もあるので、表面に固体の金属シートがあり、液体金属が下にあります」とNimmo氏は語った。
これらの金属小惑星では、固化した地殻が浮力のある溶融したコアを圧縮していたでしょう。それは溶鉄が炉心に閉じ込められていたであろう。しかし、時間の経過とともに、地殻に変化があったでしょう。
地殻は冷却され、圧縮と冷却により地殻に応力亀裂と断層が形成されます。溶融コアはより浮力があり、圧力がかかります。亀裂や断層が形成されると、溶けた鉄は逃げ出し、強火山を作り出します。
「…ハワイで見られる濃厚で粘性のある溶岩流のようなものはありません。」
フランシス・ニモ教授、UCSC地球惑星科学。
これらの火山がどのように見えるかは正確にはわかりません。しかし、2人の研究者によると、少なくともいくつかの可能性があります。溶けた岩の組成に大きく依存します。
「ほとんどが純鉄であれば、低粘度の表面流が噴出し、薄いシート状に広がるため、ハワイで見られる厚い粘性の溶岩流のようなものは何もない」とアブラハムは言った。 「もう一方の極端では、軽元素が混合され、ガスが急速に膨張する場合、表面に穴を残す可能性のある爆発的な火山活動が発生する可能性があります。」
NASAのプシュケミッションがこの強火山活動の明確な証拠を見ることができるとは考えられません。それはすべて数十億年前に起こりました、そして衝突と磨耗はそれ以来プシュケのような小惑星の表面を形づけたでしょう。 「彼らが今どのように見えるかは明確ではありません」とアブラハムは言った。
しかし、これらの強火山の兆候がまだあるかもしれません。表面の素材の色にばらつきがある可能性があります。火山の噴出孔があるかもしれません。しかし、溶岩コーンを期待しないでください。
プシュケの使命は厳密には火山活動の証拠を見つけることではありません。それは他の科学の目的を持っています。実際、ニモによれば、プシュケのような小惑星での火山活動の証拠を見つけるのに最適な場所は、この地球上の金属小惑星にあるかもしれません。
「これらの金属隕石はたくさんあり、私たちが探しているものがわかったので、それらに火山活動の証拠が見つかるかもしれません」とニモは言った。 「物質が表面に噴出した場合、それは非常に速く冷却され、それは隕石の組成に反映されます。そして、ガスを逃がすことで穴が残る可能性があります。」
科学者のペアは、最近の月と惑星の科学会議でこれらの結果を発表し、別の研究チームが同じ結論に達したことを発見しました。そのチームの結果の要約はこちらです。
これらは、彼らが描く絵のために部分的に興味深い結果です。古代の太陽系を通過する遊星または原始惑星は、壊滅的な衝突を受けます。表面が取り除かれ、溶融したコアのみが残ります。表面が冷却され、溶融コアがその下に閉じ込められます。応力によって表面に亀裂が生じ、鉄火山に逃げます。
「それは衝撃的な考えではありませんが、鉄の火山活動についてこれまで考えたことがなかったので、調査することは新しくて興味深いものです」とアブラハムは言った。
NASAのプシュケミッションは2022年に打ち上げられる予定です。2026年にはプシュケに到着し、21か月かけて小惑星を周回し、表面の特徴をマッピングし、その他の特性を調査します。宇宙船にはいくつかの機器が含まれます。
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Psycheミッションでは、Deep Space Optical Communication（DSOC）と呼ばれる新しいレーザー通信システムもテストします。
出典：
- プレスリリース：金属小惑星で鉄の火山が噴火した可能性がある
- 研究論文：鉄火山活動：金属小惑星の鉄火山活動
- NASAプシュケミッションの概要
