I 4 maggiori asteroidi della Fascia principale. Crediti: Wikipedia/Nasa
Nella Fascia principale degli asteroidi ci sono quattro corpi che spiccano per dimensioni e massa. Si tratta di Cerere, Vesta, Pallade e Igea, corpi con diametri medi che vanno dai 939 km di Cerere ai 434 di Igea. Cerere e Vesta sono stati ampiamente esplorati dalla missione spaziale Dawn della Nasa, che ne ha permesso uno studio approfondito delle caratteristiche fisiche e geologiche. L’asteroide Pallade, pur essendo come dimensioni paragonabile a Vesta (entrambi hanno un diametro medio di poco superiore a 500 km), non è mai stato oggetto di una missione spaziale e tutto quello che conosciamo di questo corpo deriva dalle osservazioni telescopiche da terra. Questo rende la sua geologia superficiale in gran parte sconosciuta e limita la comprensione della sua origine ed evoluzione.
Considerata la grande distanza che lo separa mediamente dalla Terra, mai al di sotto dei 184 milioni di km, per Pallade è difficile anche la stima della semplice densità media, data dal rapporto fra massa e volume. Il volume è difficile da stimare perché necessita di una misura precisa delle dimensioni dell’asteroide. Per cercare di colmare questo handicap, un team internazionale di ricercatori, guidato da Michaël Marsset del Mit, ha deciso di misurare il disco di Pallade utilizzando il sistema di ottica adattiva Sphere del Very Large Telescope (Vlt). Sphere è uno strumento installato su Ut3 – il terzo telescopio da 8,2 metri di diametro dei quattro che costituiscono il Vlt – ed è in grado sia di fare sia imaging diretto sia caratterizzazione polarimetrica e spettroscopica. Originariamente pensato per l’osservazione dei pianeti extrasolari, Sphere può essere utilizzato anche sui corpi del Sistema solare. Grazie all’ottica adattiva di Sphere, la risoluzione angolare raggiunta è stata di soli 0,02 arcosecondi, e questo ha consentito di ottenere 11 immagini di Pallade con un diametro sull’immagine di 120-130 pixel. Una volta elaborate le immagini, i ricercatori si sono trovati davanti un mondo nuovo, avente una superficie con un notevole rilievo topografico, indice di una violenta storia collisionale. Sono stati osservati innumerevoli crateri da impatto con diametri compresi fra 30 e 120 km. Diversi crateri hanno anche il picco centrale, e non la semplice forma “a scodella” delle strutture più piccole. Nel complesso, la superficie di Pallade assomiglia a quella di una pallina da golf.
I due emisferi di Pallade ripresi da Sphere/Vlt (cliccare per ingrandire). L’emisfero sud (a sinistra), è stato ripreso il 28 ottobre 2017, quello nord a destra il 15 marzo 2019. Nell’emisfero sud è visibile una macchia più chiara simile a quella di Cerere nel cratere Occator. Crediti: Marsset et al., Nature Astronomy, 2020
Su Pallade il numero dei crateri da impatto con diametro pari o maggiore a 40 km appare superiore rispetto a Cerere e Vesta: questi grandi crateri ricoprono circa il 9 per cento della sua superficie. Per capire i motivi di questa differenza, i ricercatori hanno condotto delle simulazioni sui processi di collisione che possono avvenire nella Fascia principale, tenendo conto delle caratteristiche orbitali. Il risultato è che, grazie alle loro orbite circolari e a bassa inclinazione sull’eclittica, Cerere e Vesta collidono con gli asteroidi più piccoli alla velocità media di circa 5 km/s. Pallade, al contrario, con la sua orbita moderatamente ellittica e inclinata di ben 35° sul piano dell’eclittica, è soggetto a collisioni con una velocità media relativa più che doppia: 11 km/s. Di conseguenza, a parità di massa dell’impattore, l’energia cinetica assorbita da Pallade è ben quattro volte superiore a quella di Cerere e Vesta.
La situazione è un po’ quella che ci si trova ad affrontare percorrendo una strada in auto. Fino a quando ci si muove insieme alle altre auto, nello stesso senso di marcia, la velocità relativa è bassa e le collisioni si risolvono per lo più in tamponamenti. Se invece ci si muove su una strada ortogonale a una di grande flusso, le collisioni agli incroci sono mediamente più catastrofiche, perché la velocità relativa fra i veicoli è superiore. Pallade si trova proprio su un’orbita che incrocia ad angolo elevato il flusso di asteroidi della Fascia principale. Di conseguenza, le collisioni avvengono a forte velocità. Per formare un cratere da 40 km di diametro è sufficiente che Pallade collida con un piccolo asteroide di appena 2,4 km di diametro, mentre per Cerere e Vesta questo diametro sale a 3,8 e 4,3 km. Considerato che gli asteroidi sono tanto più numerosi quanto più sono piccoli, il numero di impattori in grado di craterizzare Pallade è da 3 a 4 volte superiore rispetto a quelli di Cerere e Vesta: questo giustifica la differenza di craterizzazione osservata fra i tre corpi, che pure si trovano tutti nella Fascia principale.
Considerato il periodo di rotazione di Pallade, che è di sole 7,8 ore, sono state identificate significative deviazioni dalla forma che avrebbe l’asteroide se fosse in puro equilibrio idrostatico. C’è un appiattimento del polo sud di Pallade (probabilmente un antico bacino da impatto) e un’analoga struttura vicino all’equatore. Da quest’ultima potrebbero essere stati scagliati nello spazio gli asteroidi che compongono l’attuale famiglia di Pallade. Le simulazioni indicano che la formazione della famiglia di Pallade sia avvenuta circa 1,7 miliardi di anni fa, in seguito alla collisione obliqua con un asteroide di 60-90 km di diametro che ha scagliato nello spazio frammenti della crosta. I membri della famiglia palladiana sono tutti piuttosto piccoli rispetto a Pallade (il maggiore ha appena 22 km di diametro), ma ne fanno parte alcuni elementi illustri: per esempio, si sospetta che vi appartenga anche l’asteroide (3200) Phaethon, il corpo progenitore dello sciame meteorico delle Geminidi, osservabile nella notte attorno al 14 dicembre di ogni anno.
I crateri identificati con Sphere/Vlt sulla superficie di Pallade. La zona arancione è pesantemente craterizzata, è riportata anche la posizione della macchia chiara. Crediti: Marsset et al. Nature Astronomy, 2020
Combinando le misure di massa e volume, per Pallade risulta una densità media di circa 2,9 g/cm3: un valore intermedio fra quello di Cerere (2,2 g/cm3) e quello di Vesta (3,5 g/cm3). Evidentemente Pallade ha un rapporto acqua/roccia più basso di quella di Cerere, come è mostrato anche dal fatto che il rilievo verticale è maggiore, il che vuol dire avere una crosta superficiale in grado di mantenere le deformazioni senza collassare su se stessa appiattendosi. Non è chiaro quanto possa essere il grado di differenziazione di Pallade (ci vorrebbe una missione spaziale per stabilirlo), probabilmente la zona centrale dell’asteroide è occupata da un nucleo roccioso circondato da materiale idrato più leggero a fare da crosta. In effetti, nell’emisfero sud di Pallade è stata osservata un’intrigante macchia chiara, visivamente simile a quelle osservate su Cerere, ad esempio nel cratere Occator. Come per Cerere, è possibile che questa macchia sia un deposito di sali con una albedo maggiore rispetto alla superficie circostante. Marsset e colleghi pensano che si tratti di un sale del sodio, perché è di questo elemento che sono ricche le meteore delle Geminidi. Naturalmente la macchia chiara potrebbe anche essere la coltre di ejecta di un cratere recente, non lo possiamo sapere con certezza. Pallade è un asteroide dai tanti misteri, che aspetta solo di essere visitato da una sonda per essere studiato come merita.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The violent collisional history of aqueously evolved (2) Pallas”, di Michaël Marsset, Miroslav Brož, Pierre Vernazza, Alexis Drouard, Julie Castillo-Rogez, Josef Hanuš, Matti Viikinkoski, Nicolas Rambaux, Benoît Carry, Laurent Jorda, Pavel Ševeček, Mirel Birlan, Franck Marchis, Edyta Podlewska-Gaca, Erik Asphaug, Przemyslaw Bartczak, Jérôme Berthier, Fabrice Cipriani, François Colas, Grzegorz Dudziński, Christophe Dumas, Josef Ďurech, Marin Ferrais, Romain Fétick, Thierry Fusco, Emmanuel Jehin, Mikko Kaasalainen, Agnieszka Kryszczynska, Philippe Lamy, Hervé Le Coroller, Anna Marciniak, Tadeusz Michalowski, Patrick Michel, Derek C. Richardson, Toni Santana-Ros, Paolo Tanga, Frédéric Vachier, Arthur Vigan, Olivier Witasse e Bin Yang