1

Breaking news: Olivine on Vesta

M.Cristina De Sanctis & VIR/VIRTIS Teams

Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, INAF, Roma

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

2

The paper 'Olivine in an unexpected location on Vesta’s surface' has been scheduled for

Advance Online Publication (AOP) on http://www.nature.com/nature on 06 November 2013 at 1800 London time / 1300 US Eastern Time. The embargo will lift at this time.

La scoperta è stata fatta dallo strumento Italiano VIR, lo spettrometro ad immagini a bordo della missione NASA DAWN 

Featured press release:Planetary science: Vesta’s mysterious olivine

Ammannito et al., Nature, Volume 504, Issue 7478, pp. 122-125 (2013).

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

3

Olivina su Vesta: perché importanteNature editor’s summary: …Vesta is a large asteroid, large enough to have differentiated into an Earth-like layered structure and the expectation was that olivine would be found within Vesta's deep, south-pole basins, thought to be excavated mantle rocks…..

…An understanding of the differentiation processes that have occurred on Vesta will be invaluable as a window on the primordial Solar System, ….. Ammannito et al., Nature, Volume 504, Issue 7478, pp. 122-125 (2013).

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

4

Olivina: indicatore del processo di formazione

• Two main petrogenic models can be applied to Vesta for olivine formation: – Magma ocean – Fractionation in multiple crustal

plutons• These models foresee different

ammounts and distributions of olivine, but they do not fully fit VIR observation

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

5

L’ olivina “mancante” e il sistema solare primordiale

• There is evidence for differentiation of asteroids that have formed iron core and olivine mantles like the Earth.

• However, while iron and mixture of iron-olivine (pallasites) meteorites are frequent, pure olivine meteorites are absent-Olivine asteroids are also very rare

WHY ?• The general explanation is that the mantle materials are

completly disrupted and not more observableBUT

• Olivine on Vesta do not fully support this hypothesis

Understanding Vesta mineralogy furthers understanding of early differentiation processes that occurred on Earth and helps define igneous processes occurring on other differentiated bodies in the early solar system

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

6

Dawn: un viaggio nello spazio e nel tempo

Spazio

• da Vesta a Cerere: attraverso la snow-line

• Vesta: basaltico e differenziato—Prototipo dei planetesimi dei pianeti terrestri

• Cerere: idrato/ghiacciato e differenziato – Prototipo dei planetesimi dei pianeti esterni

Tempo

• Vesta e Cerere: Fossili del sistema solare

• Vesta: il più antico oggetto formatosi nel sistema solare

• Cerere: ruolo dell’acqua nel sistema solare primordiale

• Cronologia e tipologia dei processi di formazione del sistema solare

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

7

Dawn a Vesta: l’alba del sistema solareChronology of the early Solar System from the radiometric ages of meteorites ( Scott, 2007)• CAIs (the most ancient) appeared 4.568 Ga ago• HEDs appear to have formed about 2.5 Myr later • Meteorites associated with other parent bodies

date to even more recent times

Dawn: sample return mission

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

8

DAWN: A WINDOW ON THE PRIMORDIAL SOLAR SYSTEM

I risultati più importanti sono stati pubblicati su Science e Nature in 12 diversi articoli dal 2012

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

9

• VIR mostra che Vesta ha una

composizione eterogenea e

legata alla stratigrafia. • La distribuzione delle litologie

indica una composizione

differente tra la crosta e gli strati

più profondi, consistenti con

alcuni modelli di formazione.• VIR indica che le mineralogie

delle meteoriti HED sono presenti

su Vesta, mettendo un punto

fermo sul legame HED –Vesta.

De Sanctis et al., Science, Vol. 336, 6082, pp. 697- (2012)

Pieters et al., Nature, Vol. 491, 7422, pp. 79-82 (2012)

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

10

Vesta è un piccolo pianeta formatosi agli albori del sistema solare

• Dawn e VIR confermano che Vesta è differenziato con una crosta ed un nucleo di ferro.

• La differenziazione di oggetti così piccoli implica l’abbondanza di sorgenti di energia molto efficaci: 26Al e 60Fe

• Solo i planetesimi più antichi sono riusciti a differenziarsi; quelli formati successivamente no

Russell et al., Science, Vol. 336, 6082, pp. 684- (2012). Jaumann et al, ., Science, Vol. 336, 6082, pp. 687- (2012).

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

11

• Gli impatti sono eventi frequenti ma ci sono state epoche remote in cui le collisioni furono molto più violente e frequenti

• Lo studio della superficie di Vesta, insieme alle datazioni delle HED, ci indicano che il «late heavy bombardment» è stato un fenomeno globale che ha interessato tutto il sistema solare dalla fascia degli asteroidi ai pianeti terrestri.

Storia collisionale del sistema solare

Marchi et al., Nature Geoscience, 6, 4, 303-307 (2013). Marchi et al., Science, 336, 6082, pp. 690-(2012)

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

12

• Impatti con oggetti ricchi in acqua possono essere all’origine dei volatili su Vesta

Denevi et al., Science, Vol. 338, 6104, pp. 246- (2012)

13

OH band detected by VIR on Vesta

Scoperta dei materiali idrati su Vesta

De Sanctis et al., ApJ Lett., 758, L36, 2012McCord et al., Nature, Vol. 491, 7422, pp. 83-86 (2012)

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

La distribuzione di OH su Vesta indica un processo primordiale diverso da quello lunare. Questo stesso processo può essere il responsabile del trasporto di acqua e di materiali organici sia nella fascia principale che sui pianeti terrestri. I dati di VIR possono fornire osservazioni chiave per capire il processo di trasporto dell’acqua sulla Terra.

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

14

Spettroscopia ad immagini

• Metodo di indagine molto efficace

• Richiede, però, strumentazione molto complessa

• Al contempo anche i metodi di analisi dei dati sono complessi

• La nostra comunità è un riferimento nel panorama internazionale :– Realizzazione e

gestione di strumenti sempre all’avanguardia

– Capacità di analisi ed interpretazione dei dati

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

15

VIR e i suoi gemelli: VIRTIS on VEX

• First detection of recent volcanism on Venus

• First 3-D thermal structure of the vortex

G. Piccioni et al., Nature 29 November 2007

G. Piccioni et al., Nature 29 November 2007

S. Smrekar et al., Science 8 April 2010

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

16

VIR e i suoi gemelli: VIRTIS on Rosetta

• Composition and temperature of 21 Lutetia ( Coradini et al., Science, 334, 492)

Giornate della Planetologia ASI 3-4 Giugno 2014

17

Esplorazione di nuovi mondi:una storia iniziata in Italia

• 1801 -Piazzi a Palermo scopre Cerere, il primo asteroide

• 2000-VIR fa parte del payload di Dawn

• 2006 Cerere viene definito pianeta nano

• 2015 Dawn arriva a Cerere Grazie Angioletta !

C

c