Asteroiden Vesta är inte vad vi antagit

 

Bild wikipedia, tagen av sonden Dawn 17 juli 2011. Vesta är den fjärde asteroiden som upptäcktes och finns i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Den är den näst största asteroiden  där  med måtten 578×560×458 kilometer.

NASA sköt upp rymdsonden Dawn 2007 med syftet att studera Vesta och Ceres, de två största objekten i asteroidbältet. Målet var att bättre förstå hur planeter bildades.

Ett forskarlag under ledning av NASA Jet Propulsion Lab (JPL) har nyligen publicerat en artikel i Nature Astronomy om Vesta som visar nya rön.

 "Avsaknaden av en kärna var mycket överraskande", beskriver Seth Jacobson, biträdande professor Earth and Environmental Sciences Assistant MSU (Michigan stete University) , en av författarna till artikeln. "Det blir ett helt annat sätt att tänka kring Vesta än nuvarande." De flesta asteroider består av ett mycket gammalt kondritiskt material som ser ut som ett kosmiskt sedimentärt grus. Vestas yta  däremot är täckt av vulkaniska basaltbergarter. Dessa stenar indikerar att Vesta gått igenom en smältprocess som kallas planetarisk differentiering, där metallen sjunker till centrum och bildar en kärna.

Jacobson beskriver att ju mer forskarna analyserat insamlad data desto bättre blev de på att bearbeta den. De hittade sätt att mer exakt kalibrera mätresultat och fick en förbättrad bild av Vesta. Ryan Park, seniorforskare och chefsingenjör vid JPL och hans team bestämde sig för att analysera Vestas mätresultat på nytt.

"I åratal har motstridiga gravitationsdata från Dawns observationer av Vesta skapat frågor", beskriver Park. "Efter nästan ett decennium av finslipning av våra kalibrerings- och bearbetningstekniker uppnådde vi nu en anmärkningsvärd överensstämmelse mellan radiometrisk data från Dawns Deep Space Network och bilddata. Vi var glada över att kunna bekräfta datans styrka när det gäller att avslöja Vestas på djupet. Våra resultat visar att Vestas historia är mycket mer komplex än man tidigare ansett, formad av unika processer som avbruten planetarisk differentiering och kollisioner i sena skeden.

Planetforskare kan uppskatta storleken på en himlakropps kärna genom att mäta det som kallas tröghetsmomentet. Det är ett begrepp från fysiken som beskriver hur svårt det är att ändra rotationen av ett objekt runt en axel. Jacobson jämförde konceptet med en konståkare som snurrar på isen. De ändrar sin hastighet genom att dra in armarna för att öka hastigheten och flytta dem utåt för att sakta ner. Detta tröghetsmoment förändras av att deras armar ändrar position.

På samma sätt är det med ett föremål i rymden som innehåller en större kärna likt en ballerina med sina armar indragna mot kroppen. Himlakroppar med en tät kärna rör sig annorlunda än en utan kärna alls (utan kärna är asteroider som består av löst sammanhållet grus av gravitation). Med denna kunskap mätte forskargruppen rotations- och gravitationsfältet hos Vesta. Resultaten visade att Vesta inte betedde sig som ett objekt med en kärna vilket utmanade tidigare föreställningar om hur Vesta bildats och bestod av.

Ingen av hypoteserna har utforskats tillräckligt för att utesluta någon av dem, men båda har problem som kräver mer forskning för att förklara. Även om ofullständig differentiering är möjlig, stämmer den inte överens med de meteoriter som forskare har samlat in över tid och som kommit från Vesta (ner på Jorden).

"Vi är verkligen säkra på att dessa meteoriter kom från Vesta", beskriver Jacobson. "Och dessa visar inga uppenbara tecken på ofullständig differentiering."

Den alternativa förklaringen bygger på idén att när de jordlika planeterna bildades inträffade stora kollisioner, som främst gjorde att planeterna växte i storlek men också genererade nedslagsrester (kratrar). Det utkastade materialet från dessa kollisioner (nedslag) inkluderar mineral som är resultatet av smältning vid nedslaget och precis som Vesta skulle de inte innehålla någon kärna.

Jacobsons labb utforskade konsekvenserna av gigantiska nedslag under planetbildningseran. Tillsammans med en av sina doktorander, Emily Elizondo, arbetar han med idén att vissa asteroider i asteroidbältet är bitar som kastats ut från växande planeter.

Men denna idé är långt ifrån bevisad. Fler datamodeller behöver skapas och finjusteras för att bevisa att Vesta är en uråldrig bit av en planet som höll på att bildas. Forskare kan justera hur de studerar Vesta-meteoriter för att dyka djupare in i båda hypoteserna, beskriver Jacobson. De skulle också kunna göra ytterligare studier med nya metoder med data från Dawn-uppdraget.

Den här artikeln är bara början på en ny studieinriktning, beskriver Jacobson. Det kan för alltid förändra hur forskare ser på differentierade världar.

"Vesta-meteoritsamlingen är inte längre ett prov på en kropp i rymden som misslyckades med att bli en planet", beskriver Jacobson. "De kan vara delar av en uråldrig planet innan den växte till full fullbordan. Vi vet bara inte vilken planet det är Vesta kommer från."

Raviner undersökta på asteroiden Vesta

 

Bild wikipedia tagen av Dawn 17 juli 2011.

Flertalet av asteroiderna, månarna och planeterna i vårt solsystem är fulla av kratrar och ger tydliga bevis på att meteoroider har slagit ner på dem under dess 4,6 miljarder år. Men på vissa världar, inklusive den stora asteroiden Vesta (som finns i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter) vilken NASA:s Dawn-uppdrag utforskade, innehåller ytan också djupa kanaler (raviner) vars ursprung inte är helt klarlagt. 

En huvudhypotes är att de bildats av flöden av torrt skräp ur geofysiska processer, såsom meteoroidnedslag och temperaturförändringar på grund av solexponering. En nyligen genomförd NASA-finansierad studie ger dock vissa bevis att påverkan på Vesta kan ha utlöst en mindre uppenbar geologisk process: plötsliga och kortvariga vattenflöden som karvat ut raviner och avsatt sediment. Genom att använda laboratorieutrustning för att efterlikna förhållandena på Vesta beskrivs i studien som publicerats i Planetary Science Journal vad vätskan kunde bestått av och hur länge den flödat innan den frystes.

Även om förekomsten av frusna saltvattenavlagringar på Vesta är obekräftat har forskare tidigare antagit att meteoroidnedslag kan ha exponerat och smält is som legat under ytan på världar som Vesta. I det scenariot kan flöden som ett resultat av denna process ha etsat in raviner och andra ytformationer som liknar dem på jorden. Men hur skulle det på atmosfärfria världar, utsatta för rymdens intensiva vakuum kunna hysas vätskor på ytan tillräckligt länge för att de ska kunna flöda (och karva ut ytan)? En sådan process skulle strida mot förståelsen att vätskor snabbt destabiliseras i vakuum och omvandlas till en gas när trycket sjunker.

"Kollisioner utlöser inte bara ett flöde av vätska på ytan, vätskorna måste vara aktiva tillräckligt länge för att skapa specifika ytegenskaper", beskriver projektledaren och planetforskaren Jennifer Scully vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien där experimenten utfördes. "Men hur länge? De flesta vätskor blir snabbt instabila på atmosfärfria kroppar i rymdens vakuum.

Den kritiska komponenten visar sig vara natriumklorid (vanligt bordssalt). Experimenten visade att under förhållanden som de på Vesta fryser rent vatten nästan omedelbart medan salta vätskor förblir flytande i minst en timme. "Det är tillräckligt lång tid för att bilda de flödesassocierade funktioner som identifierades på Vesta, som beräknats tagit upp till en halvtimme att bildas", beskriver huvudförfattaren Michael J. Poston vid Southwest Research Institute i San Antonio.

För mer information om ovan arbete och även en länk för att läsa mer om Dawn-uppdraget som pågick mellan 2007 till 2018 se denna länk från NASA. 

För att en ravin ska bildas på en halvtimma som det påstås ovan måste marken vara mycket porös troligen sandig och vätskans rörlighet snabb och kraftig. I annat fall skulle det kanske ta 1000 tals år. Jag tvekar på att ovan teori om halvtimmesflöden på en atmosfärfri och vindfri asteroid skulle ge raviner. Min teori är att de bildats genom närkontakt av hårda meteoroider som svept nära Vesta i hög hastighet utan  nedslag utan som har skärt in i hög hastighet i ytan och skapat ravinerna genom en knivseggseffekt och farit vidare utan att ha slagit ner.

Hur uppstod formationerna på asteroiden Vesta?

Vesta är den näst största asteroiden i asteroidbältet mellan Mars och Jupiter. Endast Pallas är större och Ceres men denna är klassificerad som en dvärgplanet.

Dawn var en rymdsond som sköts upp av NASA i september 2007 med uppdraget att studera Vesta och Ceres.

Vesta har liksom jorden en skorpa av sten och en mantel av järn. "Vesta var en gång troligen på väg att bli en jordliknande planet, men planetbildningsprocessen stannade av  tidigt i vårt solsystems historia", säger Klimczak. "Därför är studier av Vesta intressanta för att förstå den första tiden då planeter skapades i vårt solsystem då även Jorden bildades."

Klimczak är forskare och medförfattare till en ny studie vid univesity of Georgia där man undersökt de två storskaliga tråg (nedslagsbassängerna) på Vesta. Vesta träffades av två stora asteroider under en tidsperiod som lämnade stora nedslagskratrar på ytan. Kratrar så stora att de täcker större delen av Vestas södra halvklot. Vid nedslagen tros stenigt material ha kastats långt ut i rymden. Några av dessa stenar nådde jorden som meteoriter.

 "Stenars egenskaper påverkas av miljöförhållanden som omgivande påfrestningar och närvaron av vatten", säger Jupiter Cheng, doktorand vid institutionen för geografi och medförfattare till studien. "Eftersom Vesta är mycket mindre än jorden och månen finns  här en svagare gravitation som resulterar i att sten deformeras annorlunda vid en asteroidträff på Vesta  än på jorden."

Genom att studera sten som deformerats vid nedslaget och formationerna hoppas man förstå mer av hur vårt planetsystem en gång bildades.

Studien presenterades vid Europeiska geovetenskapliga unionens generalförsamling 2021.

Bild från vikipedia på Vesta.