La sonda della NASA, DAWN, è ormai prossima a raggiungere Vesta, uno dei suoi obiettivi di indagine scientifica. Gli scienziati della missione hanno intanto effettuato la sua mappatura completa la cui animazione e le immagini, includono i migliori dati ottenuti dai telescopi NASA di terra e dall'Hubble Space Telescope.
La topografia è basata sul codice del colore al fine di stabilirne l'altitudine. I crateri e le variazioni di superficie su piccola scala sono stati generati dal computer, in base agli schemi visti sulla Luna terrestre, un oggetto interno del Sistema Solare con un aspetto superficiale che potrebbe essere molto simile a Vesta.
"Non possiamo dire cosa ci mostrerà realmente Vesta fino a quando DAWN non arriverà", ha detto Carol Raymond, vice ricercatore principale di Dawn al Jet Propulsion Laboratory, che ha contribuito all'attività. "Ma avevamo bisogno di un modo per assicurare che i nostri piani di imaging ci avrebbero fornito i migliori risultati possibili. I prodotti hanno dimostrato che le tecniche di mappatura di DAWN riveleranno una visione dettagliata di questo mondo che non abbiamo mai visto da vicino prima d'ora".
Vesta è uno degli asteroidi più brillanti nel cielo notturno e con le giuste condizioni può anche essere visto con il binocolo. Ma le migliori immagini dei telescopi terrestri e di Hubble, lo mostrano come un piccolo globo luminoso svelando poco della sua superficie. Una volta in orbita attorno a Vesta, la sonda DAWN passerà a circa 650 chilometri sopra la sua superficie, scattando immagini multi-angolo che permetteranno agli scienziati di produrre mappe topografiche. In seguito entrerà orbita ad una quota inferiore di circa 200 chilometri, avvicinandosi spesso alla sua superficie.
La missione DAWN avrà la capacità di mappare l'80% della superficie dell'asteroide nel corso dell'anno. Il polo nord sarà buio quando la sonda arriverà nel luglio 2011 e dovrebbe essere solo debolmente illuminato quando nel mese di luglio 2012. La missione di mappatura di Vesta avrà una risoluzione dell'ordine delle migliori mappe topografiche della Terra fatte dalle missioni Shuttle Radar Topography della NASA.
Vesta si è formato molto presto nella storia del Sistema Solare e ha una delle più antiche superfici. Gli scienziati sono desiderosi di ottenere il loro primo sguardo da vicino.
L'immagine mostra la simulazione della superficie di Vesta, ottenuta dai dati osservativi attualmente disponibili, vista dal Polo Sud e proiettata su una sfera di 250 km di raggio. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/PSI)
Apartire dall'agosto del 2009, Nick Mastrodemos del JPL, ha sviluppato una simulazione al computer delle orbite e delle immagini per essere riprese dalla sonda. Ha adattato il software sviluppato di Bob Gaskell dello Science Planetary Institute di Tucson, in Arizona. Mastrodemos ha creato un modello utilizzando le migliori conoscenze degli scienziati a disposizione su Vesta e hanno simulato le immagini che Dawn avrebbe ripreso durante la sua missione.
Ha mandato le immagini a due team che utilizzano tecniche diverse per trarre le altezze topografiche della superficie. Uno di essi, è stato guidato da Thomas Roatsch presso l'Istituto di Planetary Research del Centro Aerospaziale Tedesco (DLR) di Berlino. L'altro team è guidato invece da Gaskell, presso l'Istituto di Scienze Planetarie a Tucson. (Come il team di Roatsch, quello di Gaskell non conosce in anticipo il modello da cui sono stati creati i dati simulati.) I gruppi hanno inviato i loro modelli digitali del terreno al JPL, tra cui il video prodotto da Frank Preusker del DLR che si basa sulla sua elaborazione completamente stereo.
Entrambe le tecniche hanno riprodotto il set di dati noti con solo piccole differenze di risoluzione spaziale e di precisione di altezza. "Lavorare in questo esercizio, ha insegnato ai progettisti della missione e agli scienziati che si può migliorare l'accuratezza complessiva della ricostruzione topografica, usando una geometria di osservazione un pó "diversa", ha detto Mastrodemos. "Da allora, i pianificatori di DAWN hanno lavorato per affinare i piani di ricerca".
L'esercizio di entrambe le squadre ha aiutato ad ottenere un rapido avvio di aggiornamento del loro software e una pianificazione delle risorse informatiche necessarie".
"Al fine di pianificare un'adeguata copertura stereo di un corpo sconosciuto come Vesta, la pratica è essenziale", ha detto Roatsch, che è responsabile della pianificazione per l'osservazione stereo.
Per adesso l'esercizio virtuale su Vesta sta dando alla squadra un modello scientifico per DAWN. Ma per vedere se le loro ricostruzioni sobo state fedeli, si dovrà attendere altri quattro mesi.
La missione DAWN per Vesta e Cerere è gestita per conto del NASA Science Mission Directorate a Washington dal JPL, una divisione del California Institute of Technology di Pasadena, ed è un progetto del Programma Discovery gestito dal NASA Marshall Space Flight Center, Huntsville, Alabama UCLA è la patria del ricercatore principale della missione, Christopher Russell, ed è responsabile del complessivo scienza missione Dawn.
OBIETTIVI DELLA MISSIONE:
La domanda di alto livello cui la missione DAWN intende rispondere, è capire quanto possa influire la dimensione di un corpo celeste roccioso per il mantenimento dell'acqua. Cerere e Vesta sono i migliori candidati per rispondere a questa domanda, in quanto sono i due più massicci protopianeti, la cui crescita è stata interrotta dalla formazione di Giove.
Cerere è molto primitivo e umido mentre Vesta è evoluto e secco. La strumentazione in dotazione alla sonda è completa e simile a quella utilizzata per le missioni su Mercurio, Marte, la Luna, Eros e le comete. Il team scientifico è composto da esperti nelle indagini dei pianeti rocciosi e ghiacciati.
Dawn ha il potenziale per fare molte nuove scoperte. Cerere ad esempio potrebbe avere dei processi idrologici stagionali legati alle calotte polari composte da ghiaccio d'acqua.
Vesta potrebbe avere rocce fortemente magnetizzate rispetto a Marte, modificando le nostre idee su come e quando sorgono le dinamo con importanti lezioni per Marte, la Terra e Mercurio. Cerere potrebbe avere una sottile atmosfera permanente che lo differenzia dagli altri pianeti minori.
I tre principali fattori scientifici per la missione sono in primo luogo che questi oggetti essendo antichissimi ci permetteranno di comprendere le origini dei corpi rocciosi del Sistema Solare, In secondo luogo, DAWN determinerà la natura degli elementi costitutivi da cui i pianeti terrestri si sono formati e migliorerà la nostra comprensione sulla loro formazione. Infine, farà capire agli scienziati in quale misura le ridotte dimensioni dei corpi rocciosi contrastano la formazione e l'evoluzione di due piccoli pianeti che hanno seguito percorsi evolutivi molto diversi.
DAWN effettuerà un vero e proprio viaggio aritroso nel tempo per comprendere le condizioni che c'erano durante la formazione del Sistema Solare e fornirà nuovi importanti dati sul ruolo dell'acqua nell'evoluzione planetaria e sarà un ponte fra l'esplorazione del Sistema Solare interno e esterno. Infine, completa l'esplorazione dei corpi principali del Sistema Solare interno.
DATI TECNICI:
Ampia la ridondanza mediante assemblee volo-provata da altri veicoli spaziali Orbital e JPL
Sistema di propulsione a ioni, basato sul disegno convalidato su Deep Space 1
Due 100 W (RF) che viaggiano onda amplificatori a valvole, fisso 1,5
Antenna ad alto guadagno m, a 3 antenne a basso guadagno,
Due transponder piccolo spazio profondo
Solar Array in grado di produrre più di 10 kW a distanza della Terra dal Sole e più di 1 kW alla massima distanza da Cerere
Sistema di volo usato su Orbview, TOPEX / missione topografia oceanica Poseidon, e su Far Ultraviolet Spectroscopic Explore;
Semplice idrazina sottosistema di controllo di reazione con due serie di sei motori 0,9 N usati sulla sonda Indostar
La gestione dei comandi e dei dati utilizza il set di componenti utilizzati nel programma Orbview
Il software di volo modulare è basato sul design già utilizzato su Orbview
La struttura centrale è composta da grafite. I pannelli e gli altri componenti sono in alluminio.
SCHEMA STRUMENTI A BORDO:
HGA - Antenna ad alto guadagno
LGA - Antenna a basso guadagno
Sensori Sole Coarse - CSS
GRAND - rivelatore di raggi gamma e neutroni
Eliche di manovra IPS - Elica di propulsione ionica
Propulsori RCS - Sistema di controllo propulsori
VIR - Spettrono nella luce visibile e nell'infrarosso
FC - Framing Camera
DATI ASTRONOMICI:
VESTA è posto nella Fascia principale degli asteroodi ed è per dimensioni il secondo pianetino con un diametro medio pari a circa 530 chilometri e una massa stimata pari al 12% di quella dell'intera fascia. Vesta è l'asteroide più luminoso e talvolta è anche visibile a occhio nudo dalla Terra.
Vesta in quattro sequenze di rotazione sull'asse, ripreso dall'Hubble Space Telescope. Credit NASA
Dalle immagini e dai dati disponibili, si evince che Vesta ha una forma di sferoide oblato con una rotazione prograda molto veloce per essere quella di un asteroide (periodo di rotazione pari a 5,342 ore) con una inclinazione assiale di 29°.
Le temperature superficiali si aggirano tra i -20 °C con il Sole allo zenit e i -190 °C al polo invernale, mai i dati possono variare di molto con le stagioni.
Alcune caratteristiche della superficie di Vesta sono state risolte utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble e i telescopi terrestri, come ad esempio l'Osservatorio Keck.
La caratteristica superficiale più prominente, individuata dal Telescopio Spaziale Hubble nel 1996, è un enorme cratere con un diametro pari a 460 chilometri situato vicino al polo sud. La sua larghezza è pari all'80% dell'intero diametro di Vesta. Il fondo di questo cratere si trova a circa 13 km sotto il livello superficiale e il suo bordo si eleva di 4-12 chilometri sopra il terreno circostante, con un rilievo superficiale totale di circa 25 chilometri.
Un picco centrale si innalza per 18 chilometri dal fondo del cratere. Si è stimato che nell'impatto generatore sia stato asportato circa l'1% dell'intero volume di Vesta, ed è probabile che la famiglia di asteroidi Vesta e gli asteroidi di tipo V siano i prodotti di questa collisione.
Se questo è vero, allora il fatto che siano sopravvissuti al bombardamento fino a oggi frammenti di 10 km appartenenti alle suddette classi indica che il cratere ha soltanto un miliardo di anni di età o meno. Inoltre sarebbe il sito d'origine delle meteoriti HED.
Infatti, mettendo insieme tutti gli asteroidi di tipo V conosciuti, si arriverebbe soltanto a circa il 6% del volume asportato, con il resto presumibilmente ridotto in piccoli frammenti, sparpagliati nell'avvicinamento alla lacuna di Kirkwood 3:1, o perturbati dall'effetto Yarkovsky o pressione di radiazione.
Alcuni asteroidi della famiglia, come 9969 Braille, sono diventati asteroidi geosecanti (NEO). Analisi spettroscopiche delle immagini riprese dall'Hubble hanno mostrato che questo cratere è penetrato in profondità in diversi strati distinti della crosta e probabilmente ha raggiunto anche il mantello, come indica la presenza di olivina nelle caratteristiche spettrali. È interessante notare che Vesta è rimasto pressoché integro dopo un impatto di tale potenza.
Sono presenti sulla superficie del pianetino anche diversi altri grandi crateri, larghi 150 km e profondi 7 km. Una zona scura (bassa albedo) con un diametro di 200 km è stata battezzata Olbers in onore dello scopritore di Vesta, ma questa non appare nella mappa topografica come un cratere di recente formazione, e la sua natura è attualmente sconosciuta (si tratta forse di una vecchia superficie basaltica). Questa "macchia" serve da punto di riferimento per definire gli 0° di longitudine; il meridiano fondamentale passa proprio per il suo centro.
Gli emisferi occidentale e orientale mostrano terreni marcatamente differenti. Dalle preliminari analisi spettrali delle immagini del telescopio Hubble, l'emisfero orientale sembra possedere un'elevata albedo, un terreno di antica regolite con altopiani pesantemente craterizzati, e crateri che raggiungono gli strati plutonici più profondi della crosta. D'altra parte, grandi regioni dell'emisfero occidentale sono ricoperte da scuri elementi geologici che si suppone siano basalti superficiali, analoghi forse ai mari lunari.
Nell'immagine sopra viene mostrato un modello del protopianeta Vesta, che fino ad oggi rappresenta la migliore simulazione della sua superficie.
Il 29 marzo 1807, l'astronomo tedesco Heinrich Wilhelm Olbers ha visto per la prima Vesta come un punto di luce nel cielo. Duecento e quattro anni più tardi, la sonda della NASA, DAWN, si prepara ad entrare in orbita attorno a questo intrigante mondo, anche se gli scienziati hanno avuto qualche discussione sulla sua classificazione.
Vesta è più comunemente chiamato asteroide, perché si trova in orbita tra le macerie conosciute come la Fascia Principale degli asteroidi, posta tra Marte e Giove. Ma la stragrande maggioranza degli oggetti della Fascia Principale sono pesi leggeri, con 100 km di diametro o inferiori, rispetto a Vesta, che è di circa 530 chilometri in media di diametro. In effetti, numerosi frammenti di Vesta sono stati espulsi da collisioni con altri oggetti e sono stati identificati in orbita nella Fascia Principale.
"Non credo che Vesta debba essere chiamato un asteroide," ha detto Tom McCord, un co-ricercatore della missione DAWN che ha sede presso l'Istituto Bear Fight, Winthrop, a Washington. "Non solo Vesta, è molto più grande, ma è anche un oggetto evoluto, a differenza della maggior parte degli oggetti che noi chiamiamo asteroidi. La struttura a strati di Vesta (nucleo, mantello e crosta) è il tratto fondamentale che lo rende più simile a pianeti come la Terra, Venere e Marte che agli altri asteroidi", ci dice McCord.
Come i pianeti, Vesta aveva sufficiente materiale radioattivo all'interno quando si fuse, rilasciando calore che fuse la roccia e ha permesso agli strati leggeri di galleggiare verso l'esterno. Gli scienziati chiamano questo fenomeno, processo di differenziazione.
McCord e colleghi sono stati i primi a scoprire che Vesta era probabilmente differenziato, quando grazie a particolari rivelatori sui loro telescopi, nel 1972, raccolsero tracce di basalto. Ciò indicava che il corpo doveva essersi fuso da un unico blocco. Ufficialmente, Vesta è un "pianeta minore", un corpo che orbita intorno al Sole, ma non è un pianeta proprio o una cometa. Ci sono più di 540.000 asteroidi del nostro Sistema Solare, per cui l'etichetta non dà molta distinzione a Vesta.
I pianeti nani, tra cui Cerere, che sarà la seconda destinazione di DAWN, sono un'altra categoria, ma Vesta non si qualifica come uno di quelli. Per prima cosa, Vesta non è grande abbastanza e gli scienziati preferiscono pensare ad esso come un protopianeta perché è un denso, stratificato corpo che orbita intorno al Sole, e ha iniziato la sua esistenza nello stesso modo come Mercurio, Venere, la Terra e Marte, ma in qualche modo non si è pienamente sviluppato.
Nelle prime fasi di vita del Sistema Solare, i pianeti divennero oggetti da fusione con altri oggetti delle dimensioni di Vesta. Eppure lo stesso Vesta non ha mai trovato un partner per il suo accrescimento e il momento critico è poi passato. Esso può aver avuto a che fare con la presenza nelle vicinanze di Giove, la superpotenza gravitazionale che ha diaturbato le orbite degli oggetti minori e ha monopolizzato tutto.
Altre rocce spaziali sono entrate in collisione con Vesta e hanno strappato ad esso numerosi frammenti rocciosi, diventando detriti nella cintura degli asteroidi conosciuti come Vestoidi di cui molti sono finiti sulla Terra. Come risultato, Vesta è una capsula del tempo di quel periodo precedente.
"Questo grintoso protopianeta è sopravvissuto al bombardamento nella fascia degli asteroidi per oltre 4,5 miliardi di anni, offrendo ai nostri occhi la superficie forse più antica nel Sistema Solare", ha detto Christopher Russell, ricercatore principale di Dawn all'UCLA. "Studiare Vesta ci permetterà di scrivere una storia molto importante sul periodo più giovane e turbolento del Sistema Solare". Gli scienziati e gli ingegneri hanno progettato un piano generale di indagine su queste particolari caratteristiche di Vesta. Quando DAWN arriverà su Vesta in luglio, il Polo Sud sarà esposto al Sole, dando agli scienziati una visione chiara di un enorme cratere presente.
Tale cratere potrà rivelare le sezioni interne di Vesta, che ci diranno come il corpo si è evoluto dopo la formazione. L'orbita di DAWN permetterà di mappare con l'avanzare delle stagioni nel corso di 12 mesi, la sua superficie. La sonda farà molte misurazioni, comprese quelle ad alta risoluzione sulla composizione della superficie. La sonda misurerà anche la sua gravità per conoscere meglio la struttura interna. "DAWN, grazie ai suoi propulsori ionici sta lentamente andando verso Vesta e si sta preparando per il suo grande anno di esplorazione", ha detto Marc Rayman, ingegnere capo di Dawn della NASA's Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, in California: "Abbiamo progettato la nostra missione per ottenere il massimo e scoprire i segreti di questo eccitante inesplorato mondo esotico ".
La missione DAWN per Vesta e Cerere è gestito dal Jet Propulsion Laboratory, del California Institute of Technology di Pasadena, per la NASA's Science Mission Directorate, Washington.
