A Vesta kisbolygó planetológiája

A (4) Vesta kisbolygó a Ceres után a második legnagyobb a kisbolygóövben, viszont ugyanakkor a legfényesebb. 1807-ben fedezte fel Heinrich Wilhelm Olbers, nevét a római mitológia istennőjéről kapta. Mérete 578×560×458 km, tömege mintegy 2,6*10^20 kg, tehát a kisbolygóöv anyagának 9%-t alkotja.

A Vesta kisbolygó planetológiailag tulajdonképpen törpebolygó, az ide való besorolását csak azért nem kapta meg, mert a déli sarkon egy hatalmas becsapódás lerobbantotta anyagának egy részét, és emiatt alakja nem gömbölyű. Ez a döntés talán változni fog, hiszen a törpebolygók definíciójának része a gömb alak, de ez természetesen az objektum kialakulására és fejlődésére kell, hogy utaljon, nem pedig későbbi sorsára. Jelenlegi elnevezése proto-planéta.

A (4) Vesta kisbolygó alakja, kiegészítve egy gömbre. Forrás: Solar System Exploration, NASA, https://solarsystem.nasa.gov/resources/1738/full-view-of-vesta/ alapján a szerző grafikája.

Az előzőleg említett hatalmas becsapódás hozta létre a Rheasilvia nevű krátert, melynek átmérője Vesta átmérőjének mintegy 90 százaléka. Kráterünk részben egy korábbi becsapódás krátere, a Veneneia helyén jött létre. A Rheasilvia kráter központi csúcsa 22 km magasra emelkedik környezete fölé, ezzel Naprendszerünk legmagasabb csúcsa, leelőzve kissé még a marsi Olympus Mons-ot is. A robbanás számos rétegen áthatolva, egészen a köpeny olivin-övezetéig tárta fel a kisbolygó rétegeit. A becsapódás több, globális következménnyel járt – így jött létre például a Vesta egyenlítői régiójában lévő érdekes koncentrikus alakzat, a kb. 22 km széles és 465 km hosszú Divalia Fossa.

Rheasilvia kráter magassági modellje. Forrás: NASA’s Jet Propulsion Laboratory, https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15667
Divalia Fossa (baloldalon, Vesta déli pólusa a jobb oldalon.) Forrás: Universe Today, https://www.universetoday.com/97628/vestas-deep-grooves-could-be-stretch-marks-from-impact/

A becsapódás Vesta anyagának egy részét lerobbantotta a kisbolygóról, és ez a törmelék – Vesta anyagának mintegy egy százaléka, Nap körüli pályára állva új kisbolygó-családot hozott létre, a Vesta-családot. A mintegy 15.000 kisebb aszteroidából álló család tagjai egyrészt a fényes, V-típusú Vesztoidok, melyek közül a legnagyobb 7,5 kilométer átmérőjű, valamint a J-típusú kisbolygók, melyek a mélyebb diogenites rétegekből származnak. Nagyrészüknek vagy hasonló pályája van, mint a Vestának, vagy hasonló excentricitása és inklinációja, de pályájának fél nagytengelye 2,18 csillagászati egység.

A Vesztoidoknak két populációja van, egy kétmilliárd éves család, mely a Veneneia kráter születéséhez, és egy közel milliárd éves csoport, mely a Rheasilvia kráterhez köthető. Az a törmelék, ami 3:1 Jupiter-rezonanciába került, elhagyván a Kirkwood-rést, Földünket keresztező pályára állt. Az úgynevezett HED meteoritok eme Vesta kisbolygóból kiszakadt parányi aszteroidák további ütközéseiből származnak, az őket ért kozmikus sugárzás szerint 6 millió és 73 millió év közötti időt tölthettek az űrben, mielőtt Földünkre érkeztek. Maga a HED rövidítés a howardit az eukrit és a diogenit akondritok neveinek rövidítése – három fajta kőzet, mely a Vesta kisbolygóról származik.

A Vesta kisbolygó differenciált aszteroida, tehát a kondritos törmelékből összeálló égitest bizonyos tömeget elérve, a jelenlevő alumínium 26-os izotópjának radioaktív lebomlása miatt felmelegedett, és átolvadt. Ez nagyjából négy-öt millió év után közvetkezett be. Elkülönült a kéreg, a köpeny és a fémes mag. Ezek után az olvadt köpeny anyaga kristályosodni kezdett, majd megjelent a kéreg is. Vulkáni tevékenység is elkezdődött, bazaltos lávát produkálva.

A Vesta belső szerkezete. Forrás: Phys.org, https://phys.org/news/2014-07-asteroid-vesta-reshape-theories-planet.html alapján a szerző grafikája.

A Vesta felszínét regolit borítja, az a nagyon finom por, ami a légkör nélküli bolygókra, kisbolygókra jellemző, és amelyet a folyamatos becsapódások, hőmérsékleti változások nyomán fellépő aprózódás hoz létre. E regolitréteg alatt helyezkedik el a már kőzetesedett regolit, anyaga howardit és breccsás eukrit, majd a bazaltos rétegek, melynek anyaga eukrit.  A köpenyt elérve érkezünk el az eukrit-kumulát kőzetekhez, majd ez alatt a diogenitekhez.

A howarditok

A howarditok, ezek a regolit breccsák, főként eukritos, kisebb mértékben diogenites törmelékből állnak, valamint a becsapódó idegen testből származó törmelék kondritos, szenes kondritos darabjaiból és ezek olvadt részeiből. A howarditoknak természetesen nincs földi analógiájuk.

Howardit (NWA 4934). Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Az eukritok

Bazaltos akondritok kalcium-gazdag földpátból és piroxénből állnak. A kumulátos szövetű eukritok magmakamrában keletkeztek, mélyen a Vesta kérgében. Az eukritok földi analógiája a plagioklász-pigeonit-bazalt vagy diabáz.

Földi plagioklász-diabáz. Forrás: Sandatlas, https://www.sandatlas.org/diabase/
Eukrit (NWA 3147) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

A diogenitek

Az ortopiroxén-diogenitek mélységi magmás kőzetek, tehát nagy mélységben, a kéreg alsó rétegeiben, lassan kristályosodtak ki, anyaguk főleg magnézium-gazdag ortopiroxén. Az olivin-diogenitek még mélyebbről, a köpeny közeléből származnak, anyaguk főleg olivin. Az ortopiroxén-diogenitek földi megfelelője az ortopiroxenit, az olivin-diogeniteké pedig a dunit. A híres marsi meteorit, az ALH84001, szintén ortopiroxenit.

Földi ortopiroxenit. Forrás: Western University, Canada https://instruct.uwo.ca/earth-sci/200a-001/200lab2.htm
Ortopiroxén-diogenit. (Tatahouine) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/
Földi dunit, Forrás: James St. John Geology, http://www.jsjgeology.net/Dun-Mountain-dunite.htm
Olivin-diogenit (NWA 2286) Forrás: MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Szerző: Balogh Gábor

 

Források:

Asteroid Vesta to reshape theories of planet formation:
https://phys.org/news/2014-07-asteroid-vesta-reshape-theories-planet.html

Binzel, R. P.; Xu, S. (1993). “Chips off of asteroid 4 Vesta: Evidence for the parent body of basaltic achondrite meteorites”.
http://science.sciencemag.org/content/260/5105/186

Bus, Schelte J.; and Binzel, Richard P.; Phase II of the Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey
https://web.archive.org/web/20060105211946/http://smass.mit.edu/Bus.Taxonomy

Drake, Michael J. (2001). “The eucrite/Vesta story”. Meteoritics and Planetary Science.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1945-5100.2001.tb01892.x

Consolmagno, Drake: Composition and evolution of the eucrite parent body: evidence from rare earth elements,
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703777900722

Eugster, O.; Michel, Th. (1995). “Common asteroid break-up events of eucrites, diogenites, and howardites, and cosmic-ray production rates for noble gases in achondrites”.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/001670379400327I?via%3Dihub

Jaumann, R.; et al. (2012). “Vesta’s Shape and Morphology”
http://science.sciencemag.org/content/336/6082/687

Konrad Probsthain: Size and Shape of a Celestial Body-Definition of a Planet, https://www.researchgate.net/publication/326624298_Size_and_Shape_of_a_Celestial_Body-Definition_of_a_Planet

MeteoritesAustralia, http://www.meteorites.com.au/

Meteorite Classification, http://www.meteorite.fr/en/classification/HED-group.htm

NASA’s Jet Propulsion Laboratory,
https://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15667

Russell, C. T.; et al. (2012). “Dawn at Vesta: Testing the Protoplanetary Paradigm”
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22582253

Solar System Exploration, NASA,
https://solarsystem.nasa.gov/resources/1738/full-view-of-vesta/

Takeda, H. (1997). “Mineralogical records of early planetary processes on the HED parent body with reference to Vesta”.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1945-5100.1997.tb01574.x

Universe Today,
https://www.universetoday.com/97628/vestas-deep-grooves-could-be-stretch-marks-from-impact/