Sia il numero che la distribuzione dei siti ricchi di olivina sulla superficie di Vesta possono essere spiegati con la loro formazione come depositi creati dagli impatti di asteroidi ricchi di questo minerale su Vesta. L’immagine mostra la distribuzione geografica dell’olivina identificata fino a oggi dagli strumenti della missione Dawn sulla superficie dell’asteroide. Crediti: l’immagine è stata creata da Diego Turrini proiettando i dati pubblicati dai diversi team che si sono occupati della ricerca di olivina su Vesta su di una mappa dell’asteroide prodotta dai team della Framing Camera e di Stereo Analisi di Dawn
La ricerca di olivina è stato uno dei principali compiti della missione Dawn durante la sua esplorazione dell’asteroide Vesta. L’olivina è il minerale che costituisce la maggior parte del mantello dei corpi planetari di natura rocciosa, quali i pianeti terrestri e gli asteroidi differenziati come Vesta e, pertanto, dovrebbe trovarsi sepolta al di sotto della loro crosta. Nel caso di Vesta, un corpo la cui evoluzione geologica si è conclusa più di 4 miliardi di anni fa, gli scienziati hanno sempre ritenuto che la presenza di questo materiale in superficie fosse possibile soltanto come risultato del processo di scavo compiuto dagli impatti con altri corpi celesti. In questo scenario, quindi, la quantità di olivina sulla superficie di Vesta sarebbe direttamente legata al numero di grandi collisioni che ne avrebbero penetrato la crosta.
La missione Dawn ha effettivamente trovato olivina sulla superficie di Vesta ma sia la quantità che la distribuzione non si sono rivelate in accordo con quanto atteso da questo scenario. Una via di uscita al problema della “olivina mancante” era stata offerta qualche mese fa dalla rianalisi dei dati spettrali di Dawn, che ha suggerito una possibile origine esterna a Vesta per il minerale osservato da Dawn. In questo secondo scenario l’olivina non proverrebbe dall’interno dell’asteroide ma sarebbe stata depositata da alcuni dei proiettili naturali (ovvero altri asteroidi) che ne hanno bombardato la superficie nel corso del tempo. Il principale problema di questa spiegazione alternativa, fino ad ora, è stato che non era possibile stimarne la sua plausibilità effettiva. Un team internazionale di ricercatori ha però deciso di affrontare questo problema cercando di valutare quanto questa ipotesi fosse effettivamente realistica attraverso delle simulazioni al calcolatore.
«Nel nostro lavoro abbiamo potuto avvantaggiarci del modello per lo studio della contaminazione planetaria (ossia il deposito di materiali estranei su di una superficie a seguito di processi di impatto) che abbiamo sviluppato e calibrato proprio con Vesta nell’ambito della missione Dawn» spiega Diego Turrini, ricercatore INAF e primo autore dell’articolo recentemente pubblicato sulla rivista Icarus. «Il nostro modello di contaminazione ci permette di stimare quanti asteroidi (divisi per classi compositive e dimensioni) possono statisticamente colpire Vesta in un dato periodo di tempo e, da questo, stimare il flusso dei due principali indiziati: gli asteroidi di tipo A (composti principalmente di olivina) e quelli di tipo S (composti per il 30-50% di olivina). A questo punto, ci è “bastato” realizzare simulazioni dell’impatto di questi diversi tipi di proiettili su Vesta e inserire i risultati nel nostro modello per ottenere una stima di quanta olivina “aliena” sarebbe stata depositata nel tempo».
«Queste simulazioni, oltre all’interesse specifico per il caso dell’olivina, ci mostrano come in generale i processi di contaminazione legati al deposito di materiale da parte degli impatti siano comuni nel Sistema Solare» spiega Vladimir Svetsov, esperto di impatti dell’Istituto di Dinamica delle Geosfere dell’Accademia delle Scienze Russa e co-autore dello studio. «Inoltre, dato che le velocità di impatto tra gli asteroidi sono più simili a quelle caratteristiche del processo di formazione planetaria rispetto alle velocità di impatto su Marte, sulla Terra e sulla Luna, i dati della missione Dawn fanno di Vesta un laboratorio naturale per lo studio della fisica degli impatti e della formazione planetaria».
L’olivina, un materiale comune nelle rocce del mantello dei pianeti interni del Sistema solare, è stata individuata su Vesta con l’analisi dei dati iperspettrali raccolti dallo strumento VIR a bordo della sonda Dawn. Nell’immagine, in verde sono indicati gli affioramenti di olivina all’interno del cratere Bellicia. Crediti: immagine generata da Alessandro Frigeri ed Eleonora Ammannito combinando i dati dello spettrometro VIR e le immagini della Framing Camera a bordo di Dawn
Secondo i risultati dello studio, l’intervallo temporale più probabile per la “consegna” dell’olivina identificata finora è l’ultimo miliardo di anni: praticamente l’altro ieri dal punto di vista del Sistema solare. «I nostri risultati hanno mostrato che non solo l’ipotesi esogena è effettivamente plausibile, ma che la consegna di olivina da parte degli impatti è una spiegazione che si adatta estremamente bene al quadro dipinto dai dati della missione Dawn» prosegue Turrini. «Non solo siamo in grado di riprodurre quello che vediamo, ossia il numero e le dimensioni dei piccoli crateri cui sono associati dei depositi di olivina, ma anche quello che non vediamo. Il nostro modello, ad esempio, è in grado di spiegare perché non vediamo olivina all’interno del cratere gigante Rheasilvia oppure una presenza più diffusa di questo minerale in forma diluita sull’asteroide».
Nella migliore tradizione scientifica, le risposte trovate dal team in questo studio aprono la strada a nuove domande. Se confermata, infatti, una origine esterna per l’olivina di Vesta rafforzerebbe l’incongruenza tra il Vesta che pensavamo di conoscere grazie alle HED e quello mostrato da i dati della missione Dawn (incongruenza che era stata evidenziata in uno studio cui avevano partecipato proprio gli autori di questo lavoro) e di conseguenza i dubbi su quale sia stata la reale storia evolutiva dell’asteroide. «È possibile infatti che Vesta non sia quello che pensiamo» suggerisce Guy Consolmagno, esperto di meteoriti della Specola Vaticana e co-autore dello studio. «Invece che un protopianeta intatto come credevamo, Vesta potrebbe essere un riaggregato di frammenti della crosta differenziata di uno o più corpi distrutti riaccresciutisi sopra il nucleo di ferro di uno di essi. Questo spiegherebbe perché non vediamo tracce del mantello sulla sua superficie, ma solo contaminanti lasciati da impatti successivi».
Se l’ipotesi esogena fosse contraddetta, invece, i risultati di questo studio richiederebbero che gli asteroidi di tipo A, ritenuti essere proprio frammenti del mantello di simili antichi asteroidi andati distrutti, siano ancora di meno di quanto i dati osservativi lascino supporre e che qualsiasi processo li abbia rimossi dalla fascia degli asteroidi sia stato ancora più efficace e intenso rispetto a quanto stimato in precedenza. «Questo significherebbe che l’evoluzione primordiale del Sistema solare debba essere stata più violenta di quanto non si pensasse fino a pochi anni fa e supporterebbe i recenti scenari in cui viene ipotizzato che il Sistema solare attuale sia frutto di eventi legati a una migrazione estrema dei pianeti giganti» conclude Turrini. «Certo è che i dati della missione Dawn si stanno rivelando una finestra unica sul passato più antico del nostro sistema planetario».
Per saperne di più:
- Leggi sul sito web della rivista Icarus l’articolo “Olivine on Vesta as exogenous contaminants brought by impacts: Constraints from modeling Vesta’s collisional history and from impact simulations“, di D. Turrini, V. Svetsov, G. Consolmagno, S. Sirono, S. Pirani