Wulkany żelaza mogły wybuchać na metalowych planetoidach

Uważa się, że metaliczne planetoidy powstawały jako bąble stopionego żelaza unoszące się w przestrzeni kosmicznej. Jakby to było niewystarczająco dziwne, naukowcy teraz uważają, że gdy metal ochładzał się i zestalał, wulkany wyrzucające ciekłe żelazo mogły wybuchać w zestalonej żelaznej skorupie na powierzchni planetoidy.

Taki scenariusz jest wynikiem analiz przeprowadzonych przez planetologów z UC Santa Cruz, których badania zostały zainicjowane w reakcji na pojawienie się planów wysłania sondy kosmicznej do Psyche, największej planetoidy metalicznej w Układzie Słonecznym. Francis Nimmo, profesor planetologii, przyznaje, że zainteresował się składem chemicznym planetoid metalicznych analizując meteoryty żelazne, dlatego też poprosił doktoranta Jacoba Abrahamsa o przygotowanie prostych model ochładzania i zestalania się planetoid.

“Któregoś razu odwrócił się do mnie i powiedział >>Wydaje mi się, że na powierzchni tych obiektów będzie dochodziło do erupcji<<” mówi Nimmo. “Nigdy wcześniej o tym nie myślałem, ale to miało sens, ponieważ pod powierzchnią mamy ciecz, która chce wydostać się na powierzchnię”.

Badacze opisali wyniki swoich badań w artykule zaakceptowanym do publikacji w Geophysical Research Letters.

Metaliczne planetoidy powstały na wczesnym etapie historii Układu Słonecznego, gdy planety dopiero zaczynały się formować. Protoplanety lub “planetezymale” doświadczające katastroficznych kolizji mogły być odzierane ze swoich skalistych warstw zewnętrznych, pozostawiając stopione, żelazne jądro. W chłodzie przestrzeni kosmicznej, takie jądro ciekłego metalu szybko ulegało ochłodzeniu i zestaleniu.

“W niektórych przypadkach takie jądro ulegało krystalizacji od wewnątrz i nie miało wulkanizmu, ale inne ulegały krystalizacji od zewnątrz do wewnątrz tak, że powstawała stała warstwa metalu na powierzchni i ciekły metal wewnątrz” mówi Nimmo.

Co do tego jak miałyby wyglądać wulkany żelaza, Abrahams mówi, że o zależy od składu chemicznego. “Jeżeli byłoby to w większości czyste żelazo, byłyby to erupcje wypływów o niskiej lepkości, rozlewających się po powierzchni w cienkich warstwach, więc zupełnie nie przypominałyby gęstej, lepkiej lawy jaką możemy obserwować na Hawajach. W przeciwnym razie, gdyby była to mieszanina lekkich pierwiastków i gazów, moglibyśmy mieć do czynienia z wulkanizmem wybuchowym, pozostawiającym kratery na powierzchni”.

Misja sondy Psyche ma rozpocząć się w 2022 roku, a do celu sonda dotrze w 2026 roku. Oznaki dawnego wulkanizmu, jakich mogą poszukiwać naukowcy, to zmiany zabarwienia i składu chemicznego materii na powierzchni planetoidy, a także kominy wulkaniczne. Dużych stożków wulkanicznych raczej nie mamy co się spodziewać.

Niestety, ponieważ planetoidy metaliczne zestalały się stosunkowo szybko po uformowaniu, upłynęło już mnóstwo czasu (miliardy lat), w którym wszelkie ślady wulkanizmu na powierzchni mogły ulec zatarciu.

Najlepszą okazją do poszukiwania dowodów ferrowulkanizmu na planetoidach metalicznych może być badanie meteorytów żelaznych znajdujących się w zbiorach na Ziemi.

“Mamy mnóstwo takich metalicznych meteorytów, a teraz kiedy wiemy już czego szukać, możemy w nich znaleźć wiele dowodów na procesy wulkaniczne” dodaje Nimmo.

Gdy badacze zaprezentowali swoje wyniki na niedawnej konferencji Lunar and Planetary Science Conference, odkryli, że inny zespół badawczy niezależnie doszedł do tych samych wniosków wskazujących na możliwość ferrowulkanizmu.

“To szokujący pomysł, ale jakoś nigdy wcześniej nie myśleliśmy o wulkanach tryskających żelazem, więc jest to coś nowego i interesującego” dodaje Abrahams.

Źródło: UC Santa Cruz