4 Vesta

4 Vesta (symboli: ) on kirkkain asteroidi ja toiseksi suurin kappale Marsin ja Jupiterin välisellä asteroidivyöhykkeellä. Vesta on neljäntenä löydetty asteroidi, ja sen löysi 1807 saksalainen tähtitieteilijä Heinrich Wilhelm Matthäus Olbers. Asteroidi Vesta sai nimensä roomalaisen mytologian Vesta-jumalattaren mukaan. Sen nimesi Carl Friedrich Gauss. Vestaa pidettiin aluksi planeettana yhdessä Cereksen, Pallaksen ja Junon kanssa, kunnes uusien asteroidien löytyminen lopulta johti niiden aseman menetykseen 1800-luvun puolivälin jälkeen. Kun Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni vuonna 2006 laati planeetan määritelmää, Vesta oli yksi planeettaehdokkaista. Määritelmä kuitenkin tiukentui, eikä Vestaa määritelty uudelleen planeetaksi. Vesta on melko tiheä kivinen kappale, joka on historiassaan kokenut aineiden sisäistä lajittumista ja kaksi suurta törmäystä. Viimeisempi törmäys synnytti Vestaan suuren kraatterin, Rheasilvian, ja irrotti Vestasta kappaleita pieniksi asteroideiksi, joista osa on osunut Maahan meteoriitteinä. Kesällä vuonna 2011 Nasan lähettämä avaruusluotain Dawn saapui kiertämään Vestaa sen tutkimista varten. Luotain palasi takaisin Aurinkoa kiertävälle radalle syyskuussa 2012.

Löytyminen ja tutkimuksen historia

Vestan löysi 29. maaliskuuta 1807 saksalainen tähtitieteilijä Heinrich Wilhelm Olbers aikana, jolloin asteroidit luokiteltiin vielä planeetoiksi, sillä niitä tunnettiin tuolloin vain kolme muuta (Ceres, Pallas ja Juno). Olbers uskoi, että nämä pienet planeetat olisivat syntyneet yhden suuremman hajotessa osiin, ja Vesta löytyikin tarkoituksellisen etsinnän tuloksena. Vaikka Olbers olikin väärässä asteroidien alkuperästä eikä Vesta ole suuremmasta kappaleesta irronnut pala vaan pienieksi jäänyt kerrostunut protoplaneetta, hän oli silti oikeassa arvioidessaan, että asteroideja olisi enemmän kuin kolme. Olbersin oletus johtikin Vestan löytymiseen.

Vestan ja myös muiden asteroidien radat laskenut matemaatikko Carl Friedrich Gauss sai Olbersilta luvan nimetä uuden löydön, sillä Olbers oli löytänyt ja nimennyt jo yhden planeetan Pallaksen. Gauss nimesi uuden löydön antiikin roomalaisten kotilieden jumalattaren, Vestan, mukaan ja planeetan symboliksi päätettiin alttari, jossa palaa tuli . Monimutkaisempia muunnelmia loivat hänen aikalaisensa, kuten . Kun lisää asteroideja rupesi löytymään Astraean löydyttyä vuonna 1845, asteroidien erottaminen planeetoista tuli vähitellen yleiseksi käytännöksi, ja niille annettiin uudet löytöjärjestyksen mukaiset numerosymbolit. Täten Vestan uusi symboli oli muotoa ④. Myöhemmin näistä numerosymboleista kehittyi pikkuplaneettojen virallinen numerointi. Nykyaikana luotiin yksinkertaistettu variantti . 

Vesta oli ensimmäinen asteroidi, jonka massa määritettiin kohtuullisella tarkkuudella sen muiden asteroidien rataan aiheuttamien häiriöiden avulla. Vuonna 1966 Hans G. Hertz mittasi asteroidi 197 Areten radanmuutosten pohjalta Vestan massaksi noin (1,20±0,08)×10−10 Auringon massaa, joka lienee noin 15 % sisään oikea.

Vestan keskiläpimitan arvioi suunnilleen oikein William Pickering jo 1800-luvulla, mutta tarkemmin läpimitta mitattiin täpläinterferometrialla ja tähdenpeitoilla 1980- ja 1990-lukujen vaihteessa. Vestaa tutkittiin myös Hubble-avaruusteleskoopilla, jonka kuvista löydettiin Rheasilvia-kraatteri.

Ensimmäiset lähikuvat Vestasta otti NASAn Dawn-luotain, joka laukaistiin kesällä 2007 ja joka saapui Vestan läheisyyteen kesäkuussa 2011 ja asettui 16. heinäkuuta 2011 sen kiertoradalle tutkimaan asteroidia. Dawn tutki laajasti Vestan pinnanmuotoja, geologiaa ja kemiallista koostumusta. Se löysi asteroidin päiväntasaajan seuduilta vetyä, joka voisi viitata mineraaleihin sitoutuneeseen veteen. Vierailunsa aikana Dawn otti Vestasta noin 31 000 valokuvaa ja 20 miljoonaa näkyvän valon ja infrapuna-alueen spektrimittausta. Lisäksi asteroidin gravitaatiokentästä, neutroneista ja gammasäteilystä on tuhansien tuntien pituinen havaintoaineisto.

Dawn poistui Vestaa kiertävältä radalta 5. syyskuuta 2012, jolloin luotain ohjattiin kohti kääpiöplaneetta Ceresiä.

Kiertorata 

Vesta kiertää Aurinkoa asteroidivyöhykkeellä melkein ympyrämäisellä radalla keskimäärin noin 2,36 kertaa niin kaukana kuin Maa. Kiertoaika on noin 3,63 vuotta eli tarkemmin noin 1 326 päivää. Vestan radan soikeus e on noin 0,0887; Vesta käy lähimmillään noin 2,15 AU:n päässä Auringosta ja on etäisimmillään noin 2,57 AU:n päässä Auringosta. Näin Vesta kiertää sisemmässä asteroidivyöhykkeessä 2,50 AU:n Kirkwoodin aukon sisäpuolella. Rata on noin 7,14° kallellaan ekliptikaa vastaan.

Näkyvyys 

Periaatteessa Vesta näkyy himmeänä paljain silmin, jos näkö on tarkka. Näennäinen kirkkaus V saattaa parhaimmillaan olla jopa 5,3. Suurin asteroidi, kääpiöplaneetta Ceres, on Vestaa himmeämpi, sillä se on kauempana Auringosta (sekä Maasta) ja heijastaa vähemmän valoa kuin Vesta.

Fyysiset ominaisuudet

Vesta on muodoltaan epäsäännöllinen, mutta kohtalaisen pyöreä. Vestan mitat ovat 572,6×557,2×446,4 km (keskimääräinen läpimitta noin 525,4 km). Vestan massa on 9 % asteroidivyöhykkeen massasta, eli noin 2,59×1020 kg. Tämä on hieman alle kymmenesmiljardisosa Auringon massasta ja noin 28 % Ceresin massasta.

Vestan albedo on 0,423 ja tiheys 3,4. Täten Vesta on kivinen asteroidi, tosin hieman erikoista tyyppiä V. V-tyypin asteroidit ovat tavallisempaa S-tyyppiä pyrokseenipitoisempia. Lisäksi Vestan sisäinen rakenne muistuttaa kiviplaneettojen, kuten Maan tai Venuksen kerroksellista rakennetta enemmän kuin tyypillisten asteroidien sisustaa. Vestalla on noin 214–226 kilometrin läpimittainen rautaydin, silikaattikivinen vaippa ja basalttinen kuori. Vesta onkin protoplaneetta, joka selvisi ehjänä Aurinkokunnan syntyajoista. Pinnaltaan Vesta on melko kirkas, huomattavasti kirkkaampi kuin esimerkiksi Kuu tai Mars.

Vestan pyörähdysaika on 5,342 tuntia ja akselikallistuma noin 27,2°. Vestan Auringon-puoleisen pään lämpötila nousee -20 celciusasteeseen ja talvinavan lämpötila laskee -190 asteeseen. Vestan lämpötilat vaihtelevat tavallisesti välillä -60° C (päivällä) ja -130 °C (yöllä). Koska Vestan akseli on kallellaan, vuotuisissa lämpötiloissa ja valaistuksessa tapahtuu vuodenaikavaihteluja. Painovoima pinnalla on vain 0,022 g ja pakonopeus 0,35 km/s.

Pinnanmuodot

Vestan pinnassa on kauas näkyvissä 200 km:n läpimittainen tumma alue, jota on epävirallisesti kutsuttu nimellä ”Olbers Regio”. Se on syvänkömäinen painanne. Kirkkaammat alueet lienevät runsaskraatterista ylämaata. Pinnalla on myös kaksi usean sadan kilometrin mittaista yhdensuuntaisten repeämälaaksojen sarjaa, Saturnalia Fossae ja Divalia Fossae. Repeämien maksimileveydet ovat noin 39 ja noin 22 km.

Vestan etelänavan tuntumassa on valtava, noin 500 kilometrin läpimittainen törmäyskraatteri nimeltään Rheasilvia, jonka syvyys on 19 km ja reunavallien korkeus 4–12 km. Sen keskushuipun leveys on 180 km ja korkeus kraatterin pohjalta noin 20 km. Kraatterin keskushuippu on yksi Aurinkokunnan korkeimmista vuorista. Se on esimerkiksi korkeampi kuin Mauna Kea (merenpohjasta mitattuna) eikä kovin paljon matalampi kuin Marsissa sijaitseva Olympus Mons. Rheasilvia kattaa 80 % Vestasta sen keskustan suunnasta katsoen. Rheasilvia osoittautui hieman suuremmaksi kuin aikaisemmista Hubble-avaruusteleskoopin mittauksista arveltiin.

Rheasilvian alle on osittain jäänyt toinen vielä sitä vanhempi jättiläiskraatteri, Veneneia. Nämä törmäykset ovat todennäköisesti synnyttäneet vestan pinnan suuret repeämälaaksot. Vestassa on jättiläiskraatterien lisäksi useita noin 150 km:n läpimittaisia ja 7 km syviä kraattereita. Eräs suurimmista on noin 270 km leveä Feralia Planitia.

Vestan pinnalla sijaitsee myös epävirallisesti ”Lumiukoksi” kutsuttu kraatterijono, joka koostuu kahdesta suuresta ja yhdestä pienemmästä kraatterista. Nämä kraatterit ovat nimeltään Minucia (läpimitta 21,5 km), Calpurnia (läpimitta 50 km), Marcia (läpimitta 58 km). Minucia on näistä pienin ja todennäköisesti vanhin. Näistä kraattereista suurin, Marcia, vaikuttaisi olevan myös nuorin. Se näyttäisi olevan nuorin suuri törmäyskraatteri Vestassa. Ikää sillä on suunnilleen 40–60 Ma.

Vestan geologinen historia 

Vestan erikoinen V-tyypin olemus selittyy kappaleen historialla, johon kuuluu asteroiditörmäyksiä. Törmäykset ovat paljastaneet asteroidin syviä kerrostumia näkyville.

Melko pyöreä karbonaatti- ja savipintainen C-luokan asteroidi, kääpiöplaneetta Ceres, on säilyttänyt alkuperäistä olemustaan enemmän kuin Vesta. Sillä onkin tallella kiviydintä ympäröivä jäävaippa, Vestalla sen sijaan ei tällaista ainakaan nykyisin ole. Kooltaan Vesta muistuttaa Pallasta, joka on Vestan ja Cereksen tavoin yksi suurimmista asteroidivyöhykkeen kohteista. Pallas on kuitenkin pinnan koostumukseltaan lähempänä hiilikondriittipintaista Cerestä ja sen tiheys on pienempi kuin Vestalla. Pallas sisältääkin enemmän vettä ja se luetaan B-tyyppisiin asteroideihin.

Vestassa on tapahtunut radioaktiivisen lämmön vaikutuksesta ainesten lajittuminen. Näin ollen Vestalle muodostui rautaydin ja ympärille kevyempi kivivaippa ja basalttinen kuori. Vesta onkin ominaisuuksiltaan Maankaltaisia planeettoja muistuttava protoplanetaarinen taivaankappale.

Aurinkokunta syntyi 4 570 miljoonaa vuotta sitten.
Kasautuminen tapahtui 2–3 miljoonassa vuodessa.
Radioaktiivisen alumiini-26:n hajoaminen sulatti Vestan ytimen ja kivisen vaipan 4–5 miljoonassa vuodessa. Vestan sisuksissa alkoi tapahtua konvektiota, kivisulan virtausta lämmön vuoksi.
Sulassa vaipassa tapahtui asteittaista kiteytymistä. Vaipan virtaukset pysähtyivät, kun 80 % materiasta oli kiteytynyt noin 6–7 miljoonassa vuodessa.
Jäljelle jäänyt basalttinen laava purkautui Vestan pinnalle, ehkä magmamereksi.
Syvälaavasta syntyi syväkiveä, aikaisemmasta basaltista metamorfista kiveä.

Vestasta tulleita meteoriitteja 
Vestassa näkyvät selvästi muinaiset törmäykset, jotka ovat irrottaneet siitä materiaa pienemmiksi asteroideiksi ja meteoriiteiksikin. Rheasilvian muodostanut törmäys on irrottanut arviolta prosentin verran Vestan tilavuudesta. Sen arvioidaan tuottaneen noin 235 alle 10 km:n läpimittaista V-tyypin asteroidia noin miljardi vuotta sitten. Havaitut V-tyypin asteroidit kattavat vain 6 % Vestasta törmäyksen seurauksena pois singonneesta massasta. V-tyypin asteroidit sijaitsevat välillä 2,18 AU–2,50 AU. 2,50 AU on 1:3 rataresonanssi.

Vestan geologisia tapahtumia on nähtävissä sieltä tulleissa meteoriiteissa. Näitä ovat akondriitit: Howardiitit, diogeniitit ja breksioituneet eukriitit ovat kivettynyttä regoliittia, pölyn ja kivien seosta. Nämä ovat Vestan pintakerrosta. Basalttilaava on tuottanut "ei-kasautuvia eukriitteja". "Kasautuvat eukriitit", jotka sisältävät pyrokseenia, pigeoniittia ja plagioklaasia, ovat Vestan syväkiviä. Diogeniitit, joissa on suuria ortopyrokseenirakeita, ovat Vestan syväkiviä kaikkein syvimmältä. V-tyypin asteroidien koosta päätellen Vestan kuoren paksuus lienee 10 km.

Lähteet

Aiheesta muualla

JPL Small-Body Database Browser: 4 Vesta 
Views of the Solar System: Vesta 
HubbleSite: Hubble Maps the Asteroid Vesta 
HubbleSite: Hubble Reveals Huge Crater on the Surface of the Asteroid Vesta 
Asteroid or Mini-Planet? Hubble Maps the Ancient Surface of Vesta: Hubble-avaruusteleskoopin marraskuussa 1994 ottamista kuvista koottu lyhyt video. 
Adaptive optics views of Vesta from Keck Observatory 
Planet candidates in the Solar System (artist's impression) 
Ursa

Mahdolliset kääpiöplaneetat
Luotaimilla tutkitut pikkuplaneetat