핵심 과학 시간만으로 소행성의 수수께끼 풀기

우리 태양계 내부의 먼지 원반 인 소행성대에는 직경 226km의 16 개의 프시케 (이하 프시케) 소행성이 있습니다. 18 세기 이탈리아 천문학 자 Gaspris에 의해 발견 된 Psyche는 화성과 목성 중간에있는 거의 완벽한 원형 궤도에서 태양을 공전하며 상당히 무거운 소행성에 속합니다. 예를 들어, 유럽 항공 우주국의 혜성 탐사선 로제타의 착륙 로봇 필레가 6 년 전에 착륙 한 추류 모프-게라 시멘 코 혜성보다 200 만 배 더 무겁습니다. 질량의 무거움에도 불구하고 1980 년대의 관측에 따르면 광도 곡선이 변화하고 있으며 이는 구형이 아님을 나타냅니다.

화성 궤도 (흰색)와 목성 궤도 (분홍색) 사이의 Psyche 소행성 (흰색) 궤도 © Tomruen

그러나 소행성이 유명한 또 다른 이유가 있습니다. Psyche는 태양계에서 가장 신비한 물체 중 하나로 간주됩니다. 프시케는 규산염이나 얼음으로 구성되지 않고 지구 중심과 유사한 금속, 즉 철과 니켈로 구성되어 있다고 생각됩니다. 수십 킬로미터에서 수백 킬로미터에 이르는 대부분의 행성계의 중심은 태양계 성운에 고체 물질이 축적되어 형성된 초기 태양계의 퇴적암으로 구성됩니다. 추운 우주에서이 녹은 금속 방울은 빠르게 냉각되고 굳어 얼음이나 바위 같은 철, 니켈, 규산염 형태로 변하여 원시 소행성을 형성합니다.

변형이 증가함에 따라 내부 코어는 철 및 니켈과 같은 금속으로 만들어집니다. © Elkins-Tanton et al. 2017 년

따라서 철이나 니켈로 만든 정신은 먼 과거의 충돌로 인해 암석의 외층을 잃어 버리고, 이로 인해 코어의 코어가 노출 된 것으로 추정된다. Psyche의 밀도는 다른 소행성보다 두 배 이상 높은 것으로 밝혀졌으며 이는 이전 예측을 고려할 때 자연스러운 결과입니다.

사이키 소행성의 상상력 © Maxar / ASU / P. 루빈 / NASA / JPL-Caltech

과학자들은 지구를 포함한 암석 행성의 중심 깊은 곳에 금속 핵이 존재한다고 추론하고 있습니다. 그러나 그들은 맨틀과 지각 아래에서 도달 할 수없는 위치에 있기 때문에 불행히도 이것을 직접 조사 할 방법이 없습니다. 따라서 소행성 정신은 지구 암석 행성의 내부 모습과 현재 정신을 만든 충돌을 포함하여 소행성의 복잡한 과거를 암시하는 과학적 증거가 될 수 있습니다.

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NASA의 새로운 디스커버리 프로그램의 일환으로 선정 된 13 번째 프로젝트 루시 프로젝트와 14 번째 프로젝트 프시케는 공통점이 있습니다. 두 프로젝트 모두 소행성을 탐구하는 프로젝트입니다. 특히 프시케 프로젝트는 이름에서 알 수 있듯이 소행성 프시케의 지질 구성, 구성, 자기장 및 질량 분포를 탐구하는 프로젝트입니다.

처음에 Psyche 탐사선은 2023 년에 케네디 우주 센터에서 출발 할 계획이었습니다. NASA의 본부 행성 과학 부서의 총책임자 인 Jim Green 박사는 초기 발사가 Psyche 탐사선이 더 효율적인 궤도를 사용할 수 있도록 허용할지 여부를 계산했습니다. Psyche 소행성에 더 빨리 도달 할 수있는 계획에 대한 수정은 ‘더 빠른 과학적 목표’를 비용으로 달성 할 수 있음을 확인했습니다. 이것은 또한 NASA의 발견 계획과 일치합니다.

마지막으로, 원래 일정보다 약 1 년 빠른 2022 년에 발사되어 궤도를 따라 화성으로 날아갈 것입니다. 2026 년에 프시케 탐사선은 마침내 원래 계획보다 4 년 앞선 프시케 소행성에 도달 할 것으로 예상됩니다. 프로브의 활동 기간은 약 2 년 동안 지속될 것으로 예상됩니다.

Lindy Elkins-Tanton 박사가 이끄는 Psyche 팀은 Psyche 소행성의 구조적 문제를 식별하는 데 초점을 맞춘 2014 년 제 45 차 달 및 행성 과학 회의에서 탐사선의 임무를 발표했습니다. 실제로 프시케 소행성이 충돌로 인해 암석 외층을 잃어버린 노출 된 핵인지 아니면 처음부터 철분이 풍부한 소행성인지가 가장 큰 문제입니다.

따라서 Psyche 소행성과 일반 소행성 및 소행성의 구조적 차이점을 이해하는 데 초점을 맞추고 Psyche 소행성이 언제 어떻게 외층을 잃었는지 집중적으로 탐구 할 계획입니다. 또한 프시케의 외층이 녹은 적이 있다면 내부에서 외부로 굳어 졌는지 또는 그 반대로 굳 었는지 조사 할 계획입니다. 이에 더해, 세부적인 목표 중 하나는 Psyche 소행성이 냉각되면서 자기장을 생성했는지 여부와 코어의 철 금속에 어떤 주요 합금 원소가 공존했는지 확인하는 것입니다.

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궁극적으로 주요 목표는이 모든 정보를 수집하고 Psyche의 현재 모습이 지구의 내부 핵심과 어떻게 일치하는지 설명하고 구조적 차이를 설명하는 것입니다. 앞서 설명했듯이 Psyche 소행성이 외부 암석층을 잃어버린 후 노출 된 핵이라면, 이것은 우리가 직접 관찰 할 수없는 지상 암석 행성의 중심을 파악하기위한 최상의 샘플입니다.

이러한 질문에 답하기 위해 Psyche 우주선에는 자기장을 측정하는 자기장과 표면 및 구성 요소, 지질 학적 특징을 검사 할 목적으로 설치된 관측 카메라가 포함되어 있습니다. 또한 표면에서 방출되는 중성자와 감마선을 분석하는 분광기가 장착되어 있습니다. 현재 제조중인 프시케 프로브의 디자인을 살펴보면 프로브의 각 측면에있는 4 개 패널의 두 묶음이 X 자 모양의 태양 광 패널을 구성합니다. 물론 그들은 태양 에너지를 저장하고 탐사선에 에너지를 공급하는 것을 목표로합니다. Psyche 탐사선은 Dawn 탐사선에 사용되는 이온 엔진의 형태로 추력을 생성하는 엔진과 일본 우주 항공국 (JAXA) 최초의 소행성 탐사선 인 하야부사 우주선을 사용할 것으로 예상됩니다.

Psyche 탐사선이 조사하는 Psyche 소행성의 상상력 © NASA / JPL

우리 인간은 화성과 같은 암석 행성과 가스 또는 얼음으로 만들어진 목성과 토성과 같은 행성을 탐험했습니다. 그러나 금속 행성이나 소행성은 탐험되지 않았습니다. 우리는 탐사선이 우리 태양계에서 가장 신비한 천체 중 하나 인 프시케 소행성의 수수께끼를 풀 수 있는지 보게되어 기쁩니다.

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