Vesta: fatti sull’asteroide più luminoso

Vesta è il secondo corpo più massiccio nella fascia degli asteroidi, superato solo da Cerere, che è classificato come pianeta nano. L'asteroide più luminoso del cielo, Vesta è occasionalmente visibile dalla Terra ad occhio nudo. È il primo dei quattro asteroidi più grandi (Cerere, Vesta, Pallade e Igea) ad essere visitato da un This Webcraft. La missione Dawn ha orbitato attorno a Vesta nel 2011, fornendo nuove informazioni su questo mondo roccioso.

Polizia Celeste

Nel 1596, mentre determinava la forma ellittica delle orbite planetarie, Johannes Keplero arrivò a credere che un pianeta dovesse esistere nello spazio tra Marte e Giove. I calcoli matematici di Johann Daniel Titius e Johann Elert Bode nel 1772, in seguito noti come legge di Titius-Bode, sembravano supportare questa previsione. Nell'agosto del 1798, un gruppo noto come Polizia Celeste si formò per cercare questo pianeta scomparso. Tra questi c'era l'astronomo tedesco Heinrich Olbers. Olbers scoprì il secondo asteroide conosciuto, Pallade. In una lettera a un collega astronomo, espose la prima teoria sull'origine degli asteroidi. Scrisse: "Potrebbe essere che Cerere e Pallade siano solo una coppia di frammenti di un pianeta un tempo più grande che un tempo occupava il suo posto tra Marte e Giove?"

Olbers pensava che i frammenti di un tale pianeta si sarebbero intersecati nel punto dell'esplosione e di nuovo nell'orbita direttamente opposta. Osservò queste due aree di notte e il 29 marzo 1807 scoprì Vesta, diventando la prima persona a scoprire due asteroidi. Dopo aver misurato diverse notti di osservazioni, Olbers inviò i suoi calcoli al matematico Carl Friedrich Gauss, che calcolò notevolmente l'orbita di Pallade in sole 10 ore. In quanto tale, gli fu dato l'onore di nominare il nuovo corpo. Scelse il nome Vesta, dea del focolare, e sorella di Cerere. [Foto: l'asteroide Vesta e Dawn This Webcraft della NASA]

Dawn This Webcraft della NASA ha ottenuto questa immagine con la sua fotocamera a inquadratura il 17 luglio 2011. È stata scattata da una distanza di circa 9.500 miglia (15.000 chilometri) dal protopianeta Vesta. Ogni pixel nell'immagine corrisponde a circa 0,88 miglia (1,4 chilometri) (Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)

Caratteristiche fisiche di Vesta

Vesta è unico tra gli asteroidi in quanto ha macchie chiare e scure sulla superficie, proprio come la luna. Le osservazioni a terra hanno determinato che l'asteroide ha regioni basaltiche, il che significa che la lava un tempo scorreva sulla sua superficie. Ha una forma irregolare, più o meno quella di uno sferoide oblato (in termini non tecnici, una sfera un po' smussata).

  • Diametro: 329 miglia (530 chilometri)
  • Massa: 5.886 X 10 20 libbre. (2,67 x 10 20 chilogrammi)
  • Temperatura: da 85 a 255 K (da meno 306 a 0 gradi Fahrenheit / da meno 188 a meno 18 gradi Celsius)
  • Albedo: 0,4322
  • Periodo di rotazione: 5.342 ore
  • Periodo orbitale: 3,63 anni
  • Eccentricità: .0886
  • Afelio: 2,57 UA
  • Perielio: 2,15 UA
  • Avvicinamento più vicino alla Terra: 1,14 UA

Superficie, composizione e formazione

Quando Vesta ha fatto un avvicinamento ravvicinato alla Terra nel 1996, l'Hubble This Web Telescope ha mappato la sua superficie topografica e le sue caratteristiche. Ciò ha rivelato un grande cratere al polo sud che taglia il suo interno. Il cratere ha una media di 460 km di diametro ricordate: Vesta stessa è larga solo 530 km. Taglia una media di 13 km nella crosta e molto probabilmente si è formato da un impatto nei primi anni di vita dell'asteroide. Il materiale espulso da questa collisione ha provocato un certo numero di asteroidi Vestoid più piccoli che orbitano vicino al loro genitore, così come alcuni dei meteoriti che si sono schiantati sulla Terra.

A differenza della maggior parte degli asteroidi, l'interno di Vesta è differenziato. Come i pianeti terrestri, l'asteroide ha una crosta di lava raffreddata che ricopre un mantello roccioso e un nucleo di ferro e nichel. Ciò dà credito all'argomento per nominare Vesta come un protopianeta, piuttosto che come un asteroide.

Il nucleo di Vesta si è rapidamente accresciuto entro i primi 10 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare. Anche la crosta basaltica di Vesta si è formata rapidamente, nel corso di alcuni milioni di anni. Le eruzioni vulcaniche sulla superficie derivavano dal mantello, durando da 8 a 60 ore. Le stesse colate laviche variavano da poche centinaia di metri a diversi chilometri, con uno spessore compreso tra 5 e 20 metri. La lava stessa si raffreddò rapidamente, solo per essere seppellita di nuovo da altra lava fino al completamento della crosta. La gravità di Dawn colloca il suo nucleo a circa il 18 percento della massa di Vesta, o proporzionalmente a circa due terzi della massa del nucleo terrestre.

Infatti, se non fosse stato per Giove, Vesta avrebbe potuto avere buone possibilità di diventare un pianeta.

"Nella fascia degli asteroidi, Giove ha sostanzialmente agitato le cose così tanto che non sono stati in grado di accumularsi facilmente l'uno con l'altro", ha detto ai giornalisti nel 2012 lo scienziato dell'Alba David O'Brien, del Planetary Science Institute di Tucson, in Arizona.

"Le velocità nella cintura degli asteroidi erano davvero elevate, e maggiore è la velocità, più difficile è che le cose si fondano insieme sotto la loro stessa gravità", ha aggiunto O'Brien.

Nel 1960, una palla di fuoco che attraversava il cielo sopra Millbillillie, in Australia, annunciò l'arrivo di un pezzo di Vesta sulla Terra. Composto quasi interamente da pirosseno, minerale presente nelle colate laviche, il meteorite porta gli stessi segnali spettrali di Vesta.

Dawn This Webcraft della NASA, che ha visitato l'asteroide nel 2012, ha scoperto che il corpo roccioso aveva una sorprendente quantità di idrogeno sulla sua superficie. Ha anche trovato regioni luminose e riflettenti che potrebbero essere rimaste dalla sua nascita.

"La nostra analisi rileva che questo materiale luminoso proviene da Vesta e ha subito pochi cambiamenti dalla formazione di Vesta oltre 4 miliardi di anni fa", ha affermato Jian-Yang Li, uno scienziato partecipante all'Alba presso l'Università del Maryland, College Park, in una dichiarazione.

Un massiccio monte sovrasta il polo sud di Vesta. L'enorme montagna raggiunge un'altezza di oltre 65.000 piedi (20 chilometri), il che la rende alta quasi quanto l'Olympus Mons, la montagna (e vulcano) più grande del sistema solare. L'Olympus Mons si eleva a circa 24 chilometri sopra la superficie di Marte.

"La montagna del polo sud è più grande della grande isola delle Hawaii, la montagna più grande della Terra, misurata dal fondo dell'oceano", ha affermato l'investigatore del principio dell'Alba Chris Russell in una conferenza astronomica del 2011. "È alto quasi quanto la montagna più alta del sistema solare, il vulcano a scudo Olympus Mons su Marte".

L'acqua liquida una volta scorreva attraverso l'asteroide. Le immagini catturate da Dawn This Webcraft hanno rivelato gole curve e depositi a forma di ventaglio all'interno di otto diversi crateri da impatto Vesta. Si pensa che tutti e otto i crateri si siano formati negli ultimi centinaia di milioni di anni, abbastanza recenti nella vita dell'asteroide di 4,5 miliardi di anni.

"Nessuno si aspettava di trovare prove dell'acqua su Vesta. La superficie è molto fredda e non c'è atmosfera, quindi l'acqua sulla superficie evapora", ha detto l'autrice principale dello studio Jennifer Scully, ricercatrice post-laurea presso l'UCLA, in una dichiarazione della NASA. "Tuttavia, Vesta si sta rivelando un corpo planetario molto interessante e complesso".

Scully e il suo team pensavano che le caratteristiche fossero state create da colate detritiche, al contrario di fiumi o torrenti di acqua pura, hanno scolpito le gole di Vesta. Hanno proposto che i meteoriti che bombardavano l'asteroide sciogliessero i depositi di ghiaccio sotto la superficie, inviando acqua liquida e piccole particelle rocciose che scorrevano lungo le pareti del cratere. Tale attività suggerisce la presenza di ghiaccio sepolto sotto la superficie.

"Se presente oggi, il ghiaccio sarebbe sepolto troppo in profondità per essere rilevato da uno qualsiasi degli strumenti di Dawn," disse Scully. "Tuttavia, i crateri con gole curve sono associati a terreno bucherellato, che è stato suggerito in modo indipendente come prova della perdita di gas volatili da Vesta".

Il ghiaccio potrebbe essere stato responsabile della modifica della superficie di Vesta. Nel 2017, uno studio ha suggerito che le zone lisce del terreno sull'asteroide possedevano spesso alte concentrazioni di idrogeno, che si osserva spesso quando la radiazione solare scompone le molecole d'acqua.

"Suggeriamo che le modifiche della superficie dovute allo scioglimento del ghiaccio sepolto potrebbero essere responsabili della levigatura di quelle aree", ha detto a This Web.com Essam Heggy, uno scienziato planetario della University of Southern California a Los Angeles. "Il ghiaccio sepolto potrebbe essere stato portato in superficie dopo un impatto, che ha causato lo scioglimento del ghiaccio riscaldato e il viaggio verso la superficie attraverso le fratture".

Dawn ha anche osservato segni di minerali idratati (minerali contenenti molecole d'acqua) sulla superficie di Vesta, che potrebbero anche suggerire la presenza di ghiaccio sepolto. I materiali idratati erano associati a terreni più vecchi e avrebbero potuto essere forniti da impatti di materiale da più lontano nel sistema solare.

Una mappa a bassa quota di Vesta ha rivelato una ricca geologia. I ripidi pendii trovati sull'asteroide, combinati con la sua elevata gravità, aprono la strada alle rocce che rotolano verso il basso, esponendo altro materiale. Dawn ha rivelato una varietà di minerali, inclusi alcuni materiali luminosi e scuri che potrebbero essere correlati a un potenziale ghiaccio sepolto.

Sul suo lato meridionale l'asteroide Vesta mostra un enorme cratere. Questa immagine mostra l'asteroide in un'immagine presa dall'Hubble This Web Telescope (in alto, a sinistra), come ricostruzione basata su calcoli teorici (in alto, a destra) e come mappa topologica (in basso). (Credito immagine: Ben Zellner (Georgia Southern University) / Peter Thomas (Cornell University) / NASA)

Visitatori vestali sulla Terra

In effetti, la composizione unica di Vesta significa che è responsabile di un intero gruppo di meteoriti. I meteoriti HED composti da howarditi, eucriti e diogeniti raccontano la storia dei primi anni di vita di Vesta. Gli eucriti si formano dalla lava indurita, mentre le diogeniti provengono da sotto la superficie. Gli Howardite sono una combinazione dei due, formata quando un grande impatto ha mescolato le due sezioni insieme.

Vesta è stata sospettata di essere la fonte dei meteoriti HED dal 1970. Lo spettrometro di mappatura di Dawn ha verificato quella proposta. Il team di Dawn pensa che gli HED provenissero da un bacino di impatto chiamato Rheasilvia, in onore di un'antica sacerdotessa vestale romana. Con un diametro di 500 chilometri, Rheasilvia è grande quasi quanto Vesta stessa. Molto probabilmente si è formato da una collisione che ha strappato via la maggior parte della crosta dell'emisfero meridionale, rivelando l'interno dell'asteroide.

"Vesta probabilmente è andato quasi in frantumi", ha detto l'investigatrice principale di Dawn Carol Raymond, osservando che il colpo ha lasciato serie concentriche di depressioni intorno all'equatore di Vesta.

Le depressioni parallele possono essere un altro segno dell'enorme impatto. Raymond ha detto alla Planetary Society che la presenza di quelle depressioni suggerisce gravi danni all'interno dell'asteroide.

Se l'orbita di Vesta si trova oltre Marte, come hanno fatto ad arrivare sulla Terra pezzi di essa? I frammenti di Vesta passano Giove una volta ogni tre orbite attorno al sole, permettendo alla gravità del pianeta più grande di influenzarli. Tali strattoni potrebbero aver spostato i frammenti abbastanza da causare il loro eventuale impatto con la Terra.

Di conseguenza, Vesta è uno dei tre corpi da cui gli scienziati hanno campioni. Gli altri due sono la luna e Marte.

Esplorando l'asteroide

Nel settembre 2007, la NASA ha lanciato la missione Dawn, che è unica in quanto è stato il primo velivolo ad entrare in orbita attorno a un corpo del sistema solare, per poi passare a un secondo. Dawn è entrata in orbita attorno a Vesta nel luglio 2011. Dopo aver studiato l'asteroide per un anno, ha lasciato Vesta e ha incontrato Cerere nel marzo 2015.

La missione Dawn della NASA è studiare le caratteristiche del primo sistema solare analizzando i due asteroidi, che sono molto diversi. Cerere è umido, con calotte polari stagionali e può avere un'atmosfera sottile. Vesta, invece, è secca e rocciosa. Lo studio delle firme spettrali uniche nella sua crosta rocciosa amplierà la nostra conoscenza del nostro pianeta, così come di Marte e Mercurio.

Date le loro dimensioni, i due sono in realtà considerati protopianeti, o piccoli pianeti. L'attrazione gravitazionale di Giove ha interrotto la loro formazione. Senza la presenza del gigante gassoso, i due potrebbero aver continuato a evolversi in pianeti a grandezza naturale.

"Ora sappiamo che Vesta è l'unico elemento costitutivo planetario intatto e stratificato sopravvissuto dai primissimi giorni del sistema solare", ha detto ai giornalisti Carol Raymond, vice investigatore principale di Dawn, del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, nel 2012.

Lo studio di Vesta di Dawn ha consentito la creazione della migliore mappa fino ad oggi dell'asteroide.

Nell'ottobre 2010, l'Hubble This Web Telescope ha ripreso di nuovo Vesta. I dati risultanti hanno rivelato che l'asteroide era inclinato di circa quattro gradi in più rispetto a quanto inizialmente pensato dagli scienziati. Questi risultati hanno aiutato la NASA a posizionare This Webcraft nell'orbita polare appropriata attorno all'asteroide. L'alba richiede la luce del sole per eseguire le sue assegnazioni di mappatura e imaging.

Nota del redattore: questo articolo è stato aggiornato il 29 maggio 2018, per chiarire che Vesta non è stato il primo asteroide ad essere visitato da un This Webcraft, ma piuttosto il primo dei quattro asteroidi più grandi ad essere visitato.

Risorse addizionali

  • Scarica questo PDF sulla scoperta degli asteroidi e la missione Dawn.
  • Visita questo blog sul sito Web di JPL per una vista 3D di Vesta.
  • Cosa ha imparato Dawn a Vesta? tramite La Società Planetaria

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