Vesta

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Versione delle 19:32, 20 mar 2009

Il pianeta nano Vesta

Vesta o 4 Vesta è un grande asteroide della Fascia principale, il secondo pianetino più massivo della fascia di asteroidi, con un diametro medio pari a circa 530 chilometri e una massa stimata pari al 12% di quella dell'intera fascia. Le sue dimensioni e la sua superficie insolitamente brillante fanno di Vesta l'asteroide in assoluto più luminoso e talvolta l'unico visibile a occhio nudo dalla Terra (oltre a 1 Ceres, in circostanze visive eccezionali). È anche quello più studiato, grazie alla disponibilità di campioni di roccia sotto forma di meteoriti HED.

Scoperta

Vesta fu scoperto dall'astronomo tedesco Heinrich Wilhelm Olbers il 29 marzo 1807, dall'osservatorio privato situato al piano superiore della sua casa a Brema (Germania), mentre transitava nella costellazione della Balena. Olbers concesse al grande matematico Carl Friedrich Gauss il piacere di scegliere il nome per il nuovo asteroide, che fu battezzato così in onore della dea romana Vesta.

Dopo la scoperta di Vesta, nessun altro asteroide fu scoperto per 38 anni; il successivo fu 5 Astraea, individuato solo nel 1845. Durante questo tempo, i quattro asteroidi conosciuti furono considerati veri e propri pianeti e fu assegnato a ciascuno di loro un proprio simbolo planetario.

Caratteristiche fisiche

Modello 3D di Vesta

Vesta è il secondo asteroide in ordine di grandezza e il più grande nella Fascia principale interna, situata all'interno della lacuna di Kirkwood a 2,50 AU. Possiede un volume pari a quello di 2 Pallas, ma con una massa significativamente maggiore.

La forma di Vesta sembra essere quella di uno sferoide oblato stabile compresso gravitazionalmente, o "corpo planetario".

La sua rotazione è prograda ed è molto veloce per un asteroide (periodo di rotazione pari a 5,342 ore), con il polo nord che punta in direzione della costellazione del Cigno, ascensione retta 20 h 32 min, declinazione +48° con un'incertezza di circa 10°. Questo comporta un'inclinazione assiale di 29°.

Le temperature sulla sua superficie oscillano in un intervallo compreso fra circa -20 °C con il Sole allo zenit, e circa -190 °C al polo invernale. Tipiche temperature diurne e notturne sono rispettivamente -60 °C e -130 °C. Questa stima era valida per il 6 maggio 1996, in un punto molto vicino al perielio, mentre i dati possono variare di molto con le stagioni.

Geologia

Caso unico fra tutti gli asteroidi, esiste una vasta collezione di campioni di Vesta accessibile agli scienziati sotto forma di olte 200 meteoriti HED. Ciò ha permesso la comprensione della struttura e della storia geologica di questo pianetino.

Agli albori del sistema solare, Vesta era abbastanza caldo da fondere al proprio interno. Questo ha permesso la differenziazione dell'asteroide. Si suppone che Vesta possieda una struttura scalare: un nucleo planetario metallico di ferro e nickel, un mantello roccioso sovrastante di olivina e una crosta superficiale di roccia basaltica.

Dall'apparizione delle inclusioni ricche di calcio e alluminio (la prima materia solida nel Sistema solare, formatasi circa 4570 milioni di anni fa), un'ipotetica timeline è la seguente:

• Accrescimento completato dopo circa 2-3 milioni di anni.
• Fusione completa o parzialmente completa dovuta al decadimento radioattivo dell'isotopo ²⁶Al, portando alla separazione del nucleo metallico dopo circa 4-5 milioni di anni.
• Cristallizzazione progressiva di un mantello fuso convettivo. La convezione si arresta quando circa l'80% del materiale si è cristallizzato, dopo circa 6-7 milioni di anni.
• Estrusione del rimanente materiale fuso per formare la crosta. Lave basaltiche in progressiva eruzione, o possibile formazione di un oceano di magma di breve durata.
• Gli strati più profondi della crosta cristallizzano per formare rocce plutoniche, mentre i basalti più antichi sono trasformati grazie alla pressione dei nuovi strati superficiali.
• Lento raffreddamento interno.

Schema topografico di 4 Vesta visto da sud-est, che mostra il cratere situato al polo sud, come determinato dalle immagini riprese dall'Hubble Space Telescope nel maggio 1996.

Vesta risulta essere l'unico asteroide intatto la cui superficie abbia subito tali processi geologici, ed è quindi anche l'unico a subire una differenziazione planetaria. Tuttavia, la presenza di classi di meteoriti ferrose e acondritiche senza corpi progenitori idenficati indica che originariamente potevano esserci diversi planetesimi differenziati con processi magmatici. Questi corpi si sarebbero frantumati per impatto in famiglie di asteroidi più piccole durante le fasi caotiche dei primi tempi. Si pensa che gli asteroidi ferrosi provengano dai nuclei di tali corpi, gli asteroidi rocciosi dai mantelli e dalle croste.

Si ipotizza che la crosta di Vesta sia composta da (in ordine crescente di profondità):

• Regolite litificata, fonte delle howarditi ed eucriti brecciate.
• Colate di lava basaltica, fonte delle eucriti non cumulate.
• Rocce plutoniche (pirosseno, pigeonite e plagioclasio), fonti delle eucriti cumulate.
• Rocce plutoniche a grani grossi ricche di ortopirosseno, fonti delle diogeniti.

In base alle dimensioni degli asteroidi di tipo V (che si pensa siano frammenti della crosta di Vesta espulsi in seguito a un enorme impatto) e alla profondità del cratere al polo sud (vedi sotto), si suppone che la crosta sia spessa approssimativamente 10 chilometri.

Caratteristiche superficiali

Mappa topografica di 4 Vesta, come determinata dalle immagini dell'Hubble Space Telescope riprese nel maggio 1996.

Alcune caratteristiche della superficie di Vesta sono state risolte utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble e telescopi terrestri, come ad esempio l'Osservatorio Keck.

La caratteristica superficiale più prominente, individuata dal Telescopio Spaziale Hubble nel 1996, è un enorme cratere con un diametro pari a 460 chilometri situato vicino al polo sud dell'asteroide. La sua larghezza è pari all'80% dell'intero diametro di Vesta. Il fondo di questo cratere si trova a circa 13 km sotto il livello superficiale e il suo bordo si eleva di 4-12 chilometri sopra il terreno circostante, con un rilievo superficiale totale di circa 25 chilometri. Un picco centrale si innalza per 18 chilometri dal fondo del cratere. Si è stimato che nell'impatto generatore sia stato asportato circa l'1% dell'intero volume di Vesta, ed è probabile che la famiglia di asteroidi Vesta e gli asteroidi di tipo V siano i prodotti di questa collisione. Se questo è vero, allora il fatto che siano sopravvissuti al bombardamento fino a oggi frammenti di 10 km appartenenti alle suddette classi indica che il cratere ha soltanto un miliardo di anni di età o meno. Inoltre sarebbe il sito d'origine delle meteoriti HED. Infatti, mettendo insieme tutti gli asteroidi di tipo V conosciuti, si arriverebbe soltanto a circa il 6% del volume asportato, con il resto presumibilmente ridotto in piccoli frammenti, sparpagliati nell'avvicinamento alla lacuna di Kirkwood 3:1, o perturbati dall'effetto Yarkovsky o pressione di radiazione. Alcuni asteroidi della famiglia, come 9969 Braille, sono diventati asteroidi geosecanti (NEO). Analisi spettroscopiche delle immagini riprese dall'Hubble hanno mostrato che questo cratere è penetrato in profondità in diversi strati distinti della crosta e probabilmente ha raggiunto anche il mantello, come indica la presenza di olivina nelle caratteristiche spettrali. È interessante notare che Vesta è rimasto pressoché integro dopo un impatto di tale potenza.

Mappe dello spettro e dell'albedo di 4 Vesta, come determinate dalle immagini dell'Hubble Space Telescope riprese nel novembre 1994.

Sono presenti sulla superficie del pianetino anche diversi altri grandi crateri, larghi 150 km e profondi 7 km. Una zona scura (bassa albedo) con un diametro di 200 km è stata battezzata Olbers in onore dello scopritore di Vesta, ma questa non appare nella mappa topografica come un cratere di recente formazione, e la sua natura è attualmente sconosciuta (si tratta forse di una vecchia superficie basaltica). Questa "macchia" serve da punto di riferimento per definire gli 0° di longitudine; il meridiano fondamentale passa proprio per il suo centro.

Gli emisferi occidentale e orientale mostrano terreni marcatamente differenti. Dalle preliminari analisi spettrali delle immagini del telescopio Hubble, l'emisfero orientale sembra possedere un'elevata albedo, un terreno di antica regolite con altopiani pesantemente craterizzati, e crateri che raggiungono gli strati plutonici più profondi della crosta. D'altra parte, grandi regioni dell'emisfero occidentale sono ricoperte da scuri elementi geologici che si suppone siano basalti superficiali, analoghi forse ai mari lunari.

Ulteriori dettagli

Nel 2001 si è determinato che l'asteroide di tipo V 1929 Kollaa ha una composizione analoga a quella delle meteoriti eucriti cumulate; ciò indica che ha avuto origine negli strati profondi della crosta di Vesta.

Vesta è attualmente uno degli unici quattro corpi identificati del Sistema solare per il quale abbiamo campioni fisici, oltre a Marte, la Luna e la Terra stessa.

La NASA ha approvato una missione chiamata Dawn per visitare Ceres e Vesta; nel 2010-2011 una sonda spaziale entrarà in orbita intorno all'asteroide per nove mesi.

Visibilità dalla Terra

Curiosità

• Vesta viene menzionato nel racconto di Asimov Naufragio. È infatti attorno a questo asteroide che ruotano i rottami della Silver Queen, dopo lo scontro con un asteroide.

Bibliografia

• E. V. Pitjeva, Estimations of Masses of the Largest Asteroids and the Main Asteroid Belt From Ranging to Planets, Mars Orbiters And Landers Solar System Resarch, Vol. 39 pp. 176 (2005).
• Supplemental IRAS Minor Planet Survey
• P. C. Thomas et al Impact excavation on asteroid 4 Vesta: Hubble Space Telescope results, Science, Vol. 277, pp. 1492 (1997).
• P. C. Thomas et al Vesta: Spin Pole, Size, and Shape from HST Images, Icarus, Vol. 128, p. 88 (1997).
• A. Ghosh and H. Y. McSween A Thermal Model for the Differentiation of Asteroid 4 Vesta, Based on Radiogenic Heating, Icarus, Vol. 134, p. 187 (1998).
• K. Righter and M. J. Drake A magma ocean on Vesta: Core formation and petrogenesis of eucrites and diogenites, Meteoritics & Planetary Science, Vol. 32, p. 929 (1997).
• M. J. Drake The eucrite/Vesta story, Meteoritics & Planetary Science, Vol. 36, p. 501 (2001).
• H. Takeda Mineralogical records of early planetary processes on the HED parent body with reference to Vesta, Meteoritics & Planbetary Science, Vol. 32, p. 841 (1997).
• R. P. Binzel et al Geologic Mapping of Vesta from 1994 Hubble Space Telescope Images, Icarus, Vol. 128, p. 95 (1997).
• B. J. Zellner et al Hubble Space Telescope Images of Asteroid Vesta in 1994, Icarus, Vol. 128, p. 83 (1997).
• M. S. Kelley et al Quantified mineralogical evidence for a common origin of 1929 Kollaa with 4 Vesta and the HED meteorites, Icarus, Vol. 165, p. 215 (2003).
• K. Keil, Geological History of Asteroid 4 Vesta: The Smallest Terrestrial Planet in Asteroids III, William Bottke, Alberto Cellino, Paolo Paolicchi, and Richard P. Binzel, (Editors), Univ. of Arizona Press (2002), ISBN 0816522812
• Dati riportati dal Jet Propulsion Laboratory

Collegamenti esterni

• Animazione che mostra la rotazione di Vesta (HST)
• Animazioni di Vesta tratte da immagini effettuate con ottiche adattive e filtri mineralogici (Osservatorio Keck)
• Hubble mappa l'asteroide Vesta
• Hubble scopre un enorme cratere su Vesta
• Piccolo filmato composto dalle immagini di Hubble del novembre 1994
• Osservazioni fatte presso l'Osservatorio Keck