Французский писатель Жюль Верн восхищал читателей 19-го века дразнящей идеей о том, что путешествие к центру Земли действительно возможно. С тех пор ученые давно признали, что литературное путешествие Верна было всего лишь научной фантастикой. Экстремальные температуры недр Земли — около 10 000 градусов по Фаренгейту (5 537 по Цельсию) в ядре — и сопутствующее сокрушительное давление, которое в миллионы раз больше, чем на поверхности, не позволяют людям спускаться очень далеко. Тем не менее, кое-что известно о недрах Земли. Например, геофизики обнаружили, что ядро состоит из твердой сферы из железа и никеля, которая составляет 20% радиуса Земли, окруженной оболочкой из расплавленного железа и никеля, которая охватывает дополнительные 15% радиуса Земли. Это и остальные наши знания о внутренней части нашего мира были получены косвенно — либо путем изучения магнитного поля Земли, либо путем отражения волн землетрясений от различных слоев под поверхностью Земли. Но непрямое открытие имеет свои ограничения. Как ученые могут узнать больше о недрах нашей планеты?
Ученые-планетологи, такие как я, считают, что лучший способ узнать о внутренней части Земли — это отправиться в открытый космос. Старт роботизированной миссии НАСА к металлическому миру запланирован на 5 октября 2023 года. Эта миссия, летящий туда космический корабль и мир, который он будет исследовать, имеют одно и то же имя — Психея. И вот уже шесть лет я работаю в команде Psyche НАСА. Астероиды — это маленькие миры, некоторые из которых размером с небольшой город, а другие размером с небольшую страну. Они являются строительными блоками, оставшимися от раннего и бурного периода нашей Солнечной системы, времени формирования планет. Хотя большинство из них каменистые, ледяные или представляют собой комбинацию того и другого, возможно, 20% астероидов представляют собой миры, состоящие из металла и близкие по составу к ядру Земли. Так что заманчиво представить, что эти металлические астероиды — это куски ядер некогда существовавших планет, разорванные на части древними космическими столкновениями друг с другом. Может быть, изучая эти фрагменты, ученые могли бы напрямую узнать, на что похоже планетарное ядро.
Психея — самый крупный из известных металлических астероидов. Обнаруженная в 1852 году, Психея имеет ширину Массачусетса, сплющенную сферическую форму, напоминающую подушечку для булавок, и орбиту между Марсом и Юпитером в главном поясе астероидов. Астроном-любитель может увидеть Психею в телескоп на заднем дворе, но она выглядит только как светящаяся точка. В начале 2017 года НАСА одобрило миссию на Психею стоимостью 1 миллиард долларов США. Для выполнения своей работы неуправляемому космическому кораблю не нужно приземляться — вместо этого он будет неоднократно и методично облетать астероид, начиная с 435 миль (700 километров) и затем спускаясь на 46 миль (75 км) от поверхности. а может и ниже. После прибытия в августе 2029 года зонд потратит 26 месяцев на картографирование геологии, топографии и гравитации астероида; он будет искать признаки магнитного поля; и он сравнит состав астероида с тем, что ученые знают или думают, что знают о ядре Земли.
Центральные вопросы таковы: действительно ли Психея является незащищенным планетарным ядром? Является ли астероид одним большим каменным валуном, грудой щебня из более мелких валунов или чем-то совершенно другим? Есть ли признаки того, что предыдущие внешние слои этого маленького мира — кора и мантия — были давным-давно насильственно содраны? И, возможно, самый важный вопрос: можно ли экстраполировать то, что мы узнали о Психее, для решения некоторых загадок ядра Земли? Корпус зонда примерно такого же размера и массы, как большой внедорожник. Солнечные батареи, простирающиеся чуть шире теннисного корта, питают камеры, спектрометры и другие системы. Ракета SpaceX Falcon Heavy доставит Психею с Земли. Остальную часть пути Psyche будет полагаться на ионный двигатель — мягкое давление ионизированного газа ксенона, выбрасываемого из сопла, обеспечивает непрерывный, надежный и недорогой способ продвижения космического корабля в Солнечную систему.
Путешествие по медленной спирали протяженностью 2,5 миллиарда миль (4 миллиарда километров), которое включает в себя гравитационный облет Марса, займет почти шесть лет. На протяжении всего круиза команда Psyche из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, и здесь, в Университете штата Аризона в Темпе, будет поддерживать постоянный контакт с космическим кораблем. Наша команда будет отправлять и получать данные, используя гигантские радиоантенны NASA Deep Space Network. Даже если мы узнаем, что Психея не является древним планетарным ядром, мы обязаны значительно расширить наши знания о Солнечной системе и о том, как формируются планеты. В конце концов, Психея по-прежнему не похожа ни на один мир, который когда-либо посещали люди. Возможно, мы еще не можем отправиться в центр Земли, но роботизированные аватары в такие места, как Психея, могут помочь раскрыть тайны, скрытые глубоко внутри планет, включая нашу собственную.
