2021 och 2023 kommer NASA att lansera två rymdprober som heter Lucy och Psyche. Lucy kommer att besöka trojanska asteroider, medan Psyche kommer att flyga till en ensam asteroid av ren metall.
NASA utvecklar för närvarande två rymdsonder - Lucy och Psyche - vars uppdrag är att utbilda oss om hur solsystemet kom till och besöka totalt åtta asteroider som kretsar kring Jupiter 2025 till 2033.
Namnen på sonderna valdes inte av en slump: "Lucy" är namnet på resterna av vår mycket avlägsna förfader, 3,2 miljoner år gammal, och det är mycket lämpligt, förklarar chefen för "Lucy" -projektet Harold Levison:
"Dessa små asteroider är faktiskt rester från planetformation, varför vi kallade vår sond Lucy efter en av våra mänskliga förfäder."
Rymdsonden "Psyche" fick sitt namn annorlunda - för att hedra den ensamma asteroid, som nästan uteslutande består av metall, till vilken den kommer att flyga.
Konungariket Jupiter
Jupiter är den största planeten i solsystemet med en enorm gravitation som motsvarar dess storlek. Och med hjälp av denna kraft kontrollerar Jupiter asteroider i många kilometer runt den.
Kampanjvideo:
I samma bana som Jupiter, bara 60 grader framför och 60 grader efter planeten, finns det många asteroider som fångats av Jupiter, som har ackumulerats i de så kallade Lagrange-punkterna L4 och L5 (läs om Lagrange-punkter i slutet av artikeln).
De fick namnet "Trojan Asteroids" för att hedra Trojanskriget. Asteroiderna vid L4 Lagrange-punkten är uppkallade efter de grekiska hjältarna, och de vid L5-punkten är uppkallade efter Trojas hjältar. Totalt innehåller båda grupperna upp till en miljon asteroider, vars storlek överstiger en kvadratkilometer.
Lucy kommer att vara världens första rymdsond som besöker trojanska asteroider, och detta besök hoppas forskare att kommer att belysa bildandet av solsystemet. För, även om asteroiderna tillhör kungariket Jupiter, skiljer de sig påfallande från sin omgivning och från varandra. Detta innebär att de troligen bildades på olika platser i solsystemet.
När solsystemet var mycket ungt hade planeterna ännu inte sina moderna banor, de flyttade bara "slumpmässigt". När stora, tunga planeter som Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus gick förbi, orsakade de totalt kaos bland de miljoner stora och små asteroider som också fanns i solsystemet.
Många av dessa asteroider kastades i allmänhet ur solsystemet, och några av dem fångades av den mäktiga Jupiter, och det är de som nu kallas trojanska asteroider.
Historien om solsystemet
Harold Levison från Project Lucy uttryckte det så här:”En av de slående funktionerna i trojanska asteroider är att de är väldigt olika. När vi tittar på dem genom ett teleskop härifrån, från jorden, ser vi att de har väldigt olika färger och spektra. Och därför tror vi att de kommer att berätta något om hur solsystemet har sitt ursprung och utvecklats. Vi tror att mångfalden beror på att asteroider bildas på olika platser i solsystemet med olika fysiska egenskaper. Men under systemets utveckling reste de överallt tills de avslutade sin resa i omloppsbana runt Jupiter."
Lång resa "Lucy"
Tro det eller ej, Lucy rymdsonden kommer också att besöka grekiska hjältar på L4, och sedan Trojan hjältar på L5. Detta är en stor prestation, eftersom L4 och L5 ligger på ett avstånd av en miljard kilometer från varandra, varje grupp på sin egen sida av Jupiter, så att säga.
Rymdsonden kommer att lanseras 2021 och på väg till L4 i april 2025 kommer den att flyga förbi en liten asteroid, bara fyra kilometer stor, med det passande namnet 52246 Donaldjuhansson, som döptes efter arkeologen som hittade resterna av hominiden Lucy i Etiopien 1974. Det verkar som att flygbanan plötsligt har sammanfallit mycket väl med namnet på sonden - men här har jag en fråga, gav samma team som är engagerat i Project Lucy namnet till den lilla asteroiden?
Något problem är att "Lucy" kommer att flyga med asteroider med en hastighet på över 20 000 km per timme. Därför blir det bara mycket lite tid att inspektera varje enskild asteroid.
Anledningen är att det inte finns något sätt att ge Lucy med det så mycket bränsle som sonden skulle behöva sakta ner och flyga förbi. Rymdsonden väger 1435 kg, och det mesta består av instrument, radiosändare och solpaneler.
År 2027 når Lucy L4, där den kommer att kretsa om fyra väldigt olika asteroider nästa år. Rymdsonden lämnar sedan L4 och fortsätter på en kraftfull kurva genom solsystemet från punkt L4 till punkt L5. Det är inte alls konstigt att denna resa tar ungefär fem år, och i mars 2033 kommer sonden att vara nära två asteroider som är 100 kvadratkilometer stora och kretsar kring varandra.
Sådana binära asteroider finns sällan i det inre solsystemet, som regel är de i Kuiper-bältet, bortom Neptuns bana - så här kan Lucy ha möjlighet att titta på asteroider som vi annars skulle vara väldigt långt borta skaffa sig.
Psyche - en asteroid gjord av metall
Resan till asteroiden Psyche har ett annat syfte. Denna kosmiska kropp, en bra storlek på 250 kvadratkilometer, ligger i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter, den roterar i en något långsträckt bana på ett avstånd av 2,5 till 3,3 astronomiska enheter (AU) från solen, som asteroiden kretsar om på fem år …
Det låter fantastiskt, men Psyche är den enda kända asteroiden som förmodligen är gjord av ren metall. Det finns en version som Psyche började sin existens som kärnan i en liten planet, som var minst 500 km i diameter och möjligen nästan lika stor som Mars.
När solsystemet fortfarande var ett ganska "barn" fanns det många kollisioner mellan planeter och asteroider, och det finns en teori om att planeten som Psyche var en del av, efter en eller flera stora kollisioner, förlorade sitt steniga skal, så att bara kärnan återstod.
Det enda problemet med denna annars anmärkningsvärda teori är att resterna av skalet borde ha bevarats i nästan samma omloppsbana som Psyche själv, som liknar vanliga bergasteroider. Men ingenting av det slaget hittades.
Ytvatten och kärna av smält metall
Hur som helst är Psyche för oss ett unikt tillfälle att se hur metallkärnan på planeten ser ut. Vi vet att jorden har en kärna av flytande metall som skapar ett magnetfält, men det finns inget sätt att gå ner till den. Men vi kan skicka en rymdsond på en resa på 300 miljoner kilometer.
Rymdsonden Psyche kommer att lanseras 2023 och når sitt mål om fem år. Sonden styrs av en jondrivning, som gör det möjligt för den att gå in i omloppsbana runt asteroidepsyken och studera den från 2028 till 2030.
Det kommer att bli en exceptionell upplevelse, eftersom vi aldrig har sett en ren metallplanet förut. Hur ser en slagkrater ut? Kommer dropparna av smält metall, utspridda vid slag, att ha tid att stelna igen innan de faller tillbaka?
Det var förvånande att hitta spår av vatten på ytan, men detta kan bero på kollisioner med små asteroider som innehåller is.
Men den viktigaste frågan är naturligtvis relaterad till magnetism. Idag antas det att magnetfältet skapas genom rotation av metallkärnor inuti planeter som är tillräckligt stora för att åtminstone en del av kärnmetallen ska smälta.
Psyke med hög sannolikhet förblev från en ganska liten planet, vilket sannolikt inte hade tillräcklig storlek för en flytande kärna. Därför är det väldigt intressant att ta reda på om hon fortfarande har spår av ett magnetfält från de dagar då hon fortfarande var centrum för planeten, eller, som experten inom detta område Lindy Elkins-Tanton uttryckte det:”Kommer Psyche att visa sig vara en liten kylmagnet mitt i rymden?"
Lagrange poäng
Liksom alla planeter i solsystemet har Jupiter fem så kallade Lagrange-punkter. Det här är de platser där den lilla kroppen kommer att följa planeten på ett sådant sätt att den från planeten verkar orörlig.
De asteroider som Lucy kommer att besöka ligger vid punkterna L4 och L5, 60 grader före och 60 grader efter Jupiter, men i samma omloppsbana som själva planeten.
Rör sig i samma hastighet som planeten
En vanlig missuppfattning är att de krafter som påverkar en liten kropp balanserar varandra vid Lagrange-punkterna.
Det är inte sant. Vid var och en av de fem punkterna utsätts en liten kropp för gravitation från både planeten (här - Jupiter) och solen.
Dessa fem punkter skiljer sig åt genom att summan av dessa krafter i dem är precis sådan att en liten kropp börjar vända sig runt solen i samma hastighet som planeten och därför följer den.
Detta fungerar dock bara när kroppen är så liten att dess egen gravitationskraft kan försummas - och detta villkor uppfylls perfekt av asteroider.
L4 och L5 stabila punkter
L1, L2 och L3 är instabila punkter, en liten kropp kan hoppa av dem ganska snabbt. Det är dock fullt möjligt att återvända till dem igen om du använder lite bränsle.
L4 och L5 är stabila, vilket innebär att om en liten kropp inte riktigt träffar en av två punkter, kan den gå in i en bana runt punkten.
Det är därför L4 och L5 i Sun-Jupiter-systemet är så stora att de rymmer över en miljon asteroider. Asteroider finns inte vid själva punkterna utan i banor runt dem.
