Gåtfulla asteroider kan bära på tunga skatter

På den amerikanska rymdorganisationen Nasa pågår förberedelser för att skicka upp en farkost stor som en tennisplan, solpanelerna inräknade, till asteroiden 16 Psyche. Den drygt 22 mil stora, potatisformade himlakroppen upptäcktes 1852 av den italienska astronomen Annibale de Gasparis, som döpte den efter själens gudinna.

I 21 månader ska satelliten kretsa kring asteroiden för att ta reda på vad som finns i gudinnans inre. I spekulationer har nämnts att hon bär på en metallskatt, framför allt nickel, järn och guld, till ett värde av hisnande 10 000 triljoner dollar.

Ingenjörer vid Nasa Jet Propulsion Laboratory monterar en sensor till en magnetometer i rymdfarkosten Psyche. Bild: Nasa

Psyche kan lösa gåta

Mikael Granvik, professor i rymdtekniska system vid Luleå tekniska universitet, var med som sakkunnig när Nasa bestämde sig för att utforska asteroiden 16 Psyche och även göra ytterligare en expedition, Lucy.

– Det är en olöst gåta vad de här så kallade M-typens asteroider består av. Studiet av Psyche kan lösa den här gåtan, säger han.

Teorin är alltså att 16 Psyche, och flera andra asteroider, till stora delar består av metall (därav typen M), eventuellt till följd av kollisioner med andra himlakroppar som lämnat kvar en kärna av metall.

I februari 2022 publicerade forskare från universiteten Brown och Purdue, USA, en studie som visade att 16 Psyche kanske inte består av så mycket metall som man tidigare trott. Enligt forskarna kan asteroiden istället till stor del bestå av olika bergarter och metallen har hamnat på ytan som ett resultat av att vulkaner har spytt ut dem.

Men för att verkligen veta krävs att man tar sig dit, och att bekanta sig med den gåtfulla asteroiden är ett tekniskt komplicerat uppdrag. Startskottet för Psyche-farkosten, som skulle ha påbörjat sin fyra år långa rymdfärd i augusti 2022, har skjutits fram på grund av problem med leveranser av mjukvara och testutrustning.

Rymdfarkosten Psyche drivs fram av en supereffektiv elektrisk raketmotor. I motorn förvandlas xenongas, en neutral gas som används i bilstrålkastare och plasma-TV, till xenonjoner. När xenonjonerna accelereras ut ur motorn drivs rymdfarkosten framåt. Bild: Nasa

Dyrbart vatten kan bli bränsle

De metalliska skatterna är inte det enda, inte ens det första, som människan hoppas kunna utvinna på asteroiderna. De kan också få betydelse för infrastrukturen i rymden och underlätta framtida expeditioner.

– Det första som utvinns är vatten som kan användas som strålningsskydd och för att få bränsle till rymdsonder och satelliter, säger Mikael Granvik.

På jorden är vatten än så länge en billig råvara. I rymden, när fraktkostnaden räknas in, kan ett kilo vatten kosta mellan 5 och 10 000 euro.

16 Psyche är långt ifrån den enda asteroiden som kan vara värd att studera närmare.
– Den råkar vara den största och är därför den mest kända men finns andra också, tillräckligt för alla som vill utforska dem, säger Mikael Granvik.

Asteroider nära jorden

I vårt närområde finns enligt Nasas Jet Propulsion Laboratory drygt 800 kända asteroider som är större än en kilometer och 10 000 som är större än 140 meter. Att de befinner sig i närområdet innebär att de har en omloppsbana vars minsta avstånd från solen är högst 195 miljoner kilometer.

– En modell som jag och mina kollegor har utvecklat visar att det finns ungefär 960 närasteroider med en diameter på över en kilometer och ungefär 25000 närasteroider med en diameter på över 140 meter. Men vi har inte ännu hittat alla, säger Mikael Granvik.

Tillräckligt många befinner sig så nära jorden att det blir intressant att studera dem också av en annan orsak: för att kunna knuffa bort en närgången asteroid måste vi veta vad den består av.

– Densiteten skiljer sig och kan påverka vilka teknologier man kan använda för att knuffa undan den från banan mot jorden. Beroende på teknik är det viktigt att veta vad ytskiktet består av och om den är solid eller mer porös, säger Mikael Granvik.

Läs också: Hot från rymden – en stor smäll

Heavy Metal i rymden

Men det första som kommer att utvinnas på asteroiderna är varken metaller eller vatten, utan information.

Jan-Erik Wahlund, docent i rymdfysik vid Uppsala universitet, planerar just nu en expedition kallad Heavy Metal. Han beskriver den som en arkeologisk utgrävning av hur solsystemet bildades.

Heavy Metal är ett av åtta förslag som har klarat första fasen i den europeiska rymdorganisationen ESA:s urvalsprocess. Det troliga målet är asteroiden 216 Kleopatra, 27 mil lång och formad som ett hundben.

– På 216 Kleopatra verkar ändarna mer metalliska än själva mitten. Det är intressant om vi kan få reda på det. Mycket är spekulation, den befinner sig långt borta och man måste åka dit för att få reda på vad den består av och hur den har uppkommit, säger Jan-Erik Wahlund.

Att komma dit tar tid. Planen är att farkosten, som kommer att väga ett ton, ska skjutas upp år 2036. Med sig har den cirka 150 kilo vetenskapliga instrument.

– Vi vill undersöka så mycket som möjligt men det finns begränsningar för vad man kan ta med sig, säger Jan-Erik Wahlund.

En datormodell illustrerar den rejäla rymdbumlingen 216 Kleopatra. Med sina 27 mil i diameter motsvarar asteroiden en yta stor som norra Italien. Bild: Wikimedia Commons/CC BY 4.0

Den här rymdfarkosten kommer att släppa ut en liten satellit-farkost som kan ta sig mycket nära 216 Kleopatra och två av dess månar, kanske bara några hundra meter.

Det gör det enklare att mäta upp innandömets struktur och magnetfält som genereras av järn i asteroiden. Samtidigt kommer den stora rymdfarkosten att ta bilder på avstånd med bland annat en infraröd kamera, en ultraviolett spektrometer och en radar*. Med spektrometern vill forskarna mäta den tunna gasen runt asteroiden och förhoppningsvis hitta metalliska joner som natrium, kalium och syre.

Industrin ser potential i rymdmetaller

Jan-Erik Wahlund tror att gruvbrytning på asteorider kan bli verklighet om kanske 40-50 år. Innan brytningen kan komma igång behövs en infrastruktur med transporter, kanske med små baser i omloppsbanor. De människor som ska jobba med brytningen behöver mat, kläder och rekreation.

– Det är mest industrifolk som vädrar morgonluft och ser potentialen för att bryta. Jag är rymdforskare och är intresserad av att utforska och på så sätt är jag väl en del av prospekteringen.

Metaller även viktiga för teorier om liv

Metaller i rymden kan också ge ledtrådar till hur liv har bildats. Anna Neubeck är forskare i geokemi och astrobiologi vid Uppsala universitet. Hon och hennes kollegor har tillverkat en meteorit i ett laboratorium med syftet att få veta mer om hur liv uppstår.

Det finns två teorier. Antingen uppstod liv på jorden, eller så uppstod det någonstans i rymden och föll ner på jorden.

– Det vi testar är en tes där en meteorit slår ner på jorden utan att exponeras för solljus. Just nu tittar vi på meteoriter med järn, nickel och fosfor, säger Anna Neubeck.

Utgångspunkten är att metallerna fungerar som katalysatorer, till exempel för att få fart på produktionen av aminosyror som är en förutsättning för det vi kallar liv.

– Metaller är extremt bra katalysatorer för olika saker. Man kan tänka sig en värld utan syre där det är väldigt varmt och att det smäller ner en stor metallbit som startar olika reaktioner, säger Anna Neubeck.

Text: Johan Frisk på uppdrag av forskning.se