Dawn conferma Vesta come corpo progenitore dei meteoriti HED

Usando i dati raccolti dalla sonda Dawn della NASA, un gruppo di ricercatori è riuscito a confermare che le acondriti basaltiche HED, una particolare famiglia di meteoriti, devono la loro origine all'asteroide gigante Vesta, ponendo così fine a un dibattito che si protraeva nella comunità scientifica da più di quattro decenni.
Per giungere a questa conclusione, gli scienziati hanno determinato la concentrazione a livello globale di due elementi radioattivi, il potassio (K) e il torio (Th), sulla superficie dell'asteroide Vesta. L'analisi si è basata sui dati raccolti dallo strumento GRaND a bordo di Dawn, che oggi si trova in orbita attorno al pianeta nano Cerere.

"Il contenuto di K e Th è importante perché questi due elementi forniscono dei limiti sulla possibile composizione dei materiali da cui si è formato Vesta e sulle condizioni del giovane sistema solare," spiega Tom Prettyman del Planetary Science Institute, che ha condotto la ricerca assieme ai colleghi Yuki Yamashita e Bob Reedy. Il loro studio, "Concentrazioni di Potassio e Torio nella Regolite di Vesta," è stato pubblicato sulla rivista Icarus.

Il rapporto potassio-torio (K/Th) di Vesta è molto simile a quello riscontrato nei meteoriti HED (howarditi, eucriti e diogeniti) e allo stesso tempo nettamente diverso da quello di altri meteoriti basaltici, un chiaro indizio di Vesta come corpo progenitore degli HED.

Si pensa che il sistema solare abbia avuto origine dal collasso di una nube molecolare spinta dalle onde d'urto generate dai venti stellari e dalle supernove nel nostro vicinato cosmico. La nube si sarebbe poi appiattita in un disco di polveri e gas attorno al proto-Sole. Da questo disco sarebbero incominciati ad emergere i primi corpi di massa importante. Si ritiene che Vesta sia un cosiddetto embrione planetario, che per motivi vari (probabilmente l'influenza gravitazionale del vicino Giove ha giocato un ruolo importante) non si è riuscito ad aggregare in un pianeta vero e proprio. Tuttavia, in quanto anche Vesta è probabilmente stato soggetto agli stessi processi magmatici, spesso lo si considera come il più piccolo pianeta terrestre.

Terminata la prima fase di formazione, le polveri e i gas avrebbero incominciato a raffreddarsi e condensare in composti solidi. Ciascun elemento ha una sua temperatura di condensazione caratteristica: per gli elementi volatili si tratta di temperature relativamente basse, mentre per gli elementi refrattari si tratta di temperature più elevate.

Il potassio, un elemento moderatamente volatile, condensa in feldspato di potassio a una temperatura di circa 700 gradi centigradi, mentre la condensazione del torio avviene a temperature molto più elevate, sui 1300 gradi centigradi circa. Nel caso di Vesta, il calore era di natura perlopiù radiogenica. 

"Il potassio e il torio sarebbero rimasti in proporzioni costanti mentre Vesta si raffreddava dal suo stato iniziale fuso e sviluppava una struttura interna con un nucleo ricco di ferro, un mantello di minerali di ferro e magnesio e una crosta basaltica ricca di calcio e alluminio," spiega Prettyman. "In questo processo, il potassio e il torio sarebbero rimasti confinati quasi interamente alla crosta. Quindi, il rapporto K/Th del materiale primordiale da cui ebbe origine Vesta è probabilmente molto simile a quello della regolite di Vesta osservato da GRaND."

Tutti i pianeti interni, spogliati dei loro elementi moderatamente volatili (tra cui il potassio), presentano rapporti K/Th di gran lunga inferiori rispetto a quelli osservati nella fotosfera solare, la cui composizione si pensa sia rimasta in gran parte inalterata rispetto a quella della nebulosa solare. E Vesta non è da meno: l'asteroide infatti esibisce un rapporto K/Th che è secondo solo a quello della Luna in termini di scarsità di potassio.

"Vesta probabilmente si è formato dal materiale che si era condensato a temperature elevate, limitando l'accumulo di potassio," spiega Prettyman. "Detto questo, i meccanismi che portano a questa penuria di elementi moderatamente volatili non è ancora del tutto chiara." Altri possibili scenari in grado di spiegare la mancanza di potassio sono il degassamento di elementi volatili e lo sconvolgimento causato da un impatto con un corpo di dimensioni simili.