V roku 2011 NASA svitania kozmická loď založila obežnú dráhu okolo veľkého asteroidu (tiež známeho ako planetoid) známeho ako Vesta. V priebehu nasledujúcich 14 mesiacov sonda vykonala podrobné štúdie povrchu Vesta pomocou sady vedeckých nástrojov. Tieto objavy odhalili veľa o histórii planéty, jej povrchových vlastnostiach a štruktúre - o ktorej sa predpokladá, že je diferencovaná, napríklad skalnaté planéty.
Sonda navyše zhromaždila dôležité informácie o obsahu ľadu spoločnosti Vesta. Po strávení posledných troch rokov preosievaním pomocou údajov sondy tím vedcov vypracoval novú štúdiu, ktorá naznačuje možnosť podpovrchového ľadu. Tieto zistenia by mohli mať dôsledky, pokiaľ ide o naše chápanie toho, ako sa tvorili slnečné telá a ako sa voda historicky transportovala cez slnečnú sústavu.
Ich štúdia s názvom „Orbitálne Bistatické radarové pozorovania Asteroid Vesta prostredníctvom Dawn Mission“ bola nedávno publikovaná vo vedeckom časopise. Prírodné komunikácie. Tím vedený Elizabeth Palmerovou, postgraduálnou študentkou University of Western Michigan University, sa spoliehal na údaje získané komunikačnou anténou na palube kozmickej lode Dawn, aby vykonal prvé pozorovanie orbitálnej bistatickej radary (BSR) vo Vesta.
Táto anténa - telekomunikačná anténa s vysokým ziskom (HGA) - vysielala X-pásmové rádiové vlny počas svojej obežnej dráhy Vesta do antény siete Deep Space Network (DSN) na Zemi. Počas väčšiny misie bola obežná dráha spoločnosti Dawn navrhnutá tak, aby zabezpečila, že HGA bol v dohľade s pozemnými stanicami na Zemi. Avšak počas okultácií - keď sonda prešla za Vesta 5 až 33 minút súčasne - bola sonda mimo tohto zorného poľa.
Anténa však nepretržite vysielala telemetrické údaje, čo spôsobilo, že sa radarové vlny prenášané HGA odrazili od povrchu Vesta. Táto technika, známa ako pozorovanie pomocou bistatického radaru (BSR), sa v minulosti používala na skúmanie povrchov pozemských telies, ako sú Merkúr, Venuša, Mesiac, Mars, Saturnov mesiac Titan a kométa 67P / CG.
Ale ako vysvetlil Palmer, použitie tejto techniky na štúdium tela ako Vesta bolo pre astronómov prvým:
„Je to prvýkrát, čo sa na obežnej dráhe okolo malého telesa uskutočnil bistatický radarový experiment, čo v porovnaní s tým istým experimentom, ktoré sa uskutočňuje na veľkých telách, ako je Mesiac alebo Mars, prinieslo niekoľko jedinečných výziev. Napríklad, pretože gravitačné pole okolo Vesty je oveľa slabšie ako Mars, kozmická loď Dawn nemusí obísť veľmi vysokou rýchlosťou, aby si udržala svoju vzdialenosť od povrchu. Orbitálna rýchlosť kozmickej lode sa stáva dôležitou, pretože čím rýchlejšie je obežná dráha, tým viac sa mení frekvencia „povrchovej echo“ (Dopplerov posunutý) v porovnaní s frekvenciou „priameho signálu“ (čo je nerušený rádiový signál). ktoré putuje priamo z HGA Dawn na antény siete Deep Space Network Zeme bez pasenia sa na povrch Vesta). Vedci dokážu rozlíšiť rozdiel medzi „povrchovou ozvou“ a „priamym signálom“ podľa ich rozdielu vo frekvencii - takže s pomalšou obežnou rýchlosťou Dawn okolo Vesty bol tento frekvenčný rozdiel veľmi malý a potrebovali sme viac času na spracovanie údajov BSR. a izolujte „povrchové ozveny“ na meranie ich sily. “
Štúdiom odrazených vĺn BSR dokázala Palmer a jej tím získať cenné informácie z povrchu Vesta. Z toho pozorovali významné rozdiely v povrchovej radarovej odrazivosti. Na rozdiel od Mesiaca však tieto rozdiely v drsnosti povrchu nebolo možné vysvetliť samotným kráterom a bolo to pravdepodobne kvôli existencii prízemného ľadu. Ako Palmer vysvetlil:
„Zistili sme, že to bolo výsledkom rozdielov v drsnosti povrchu v mierke niekoľkých centimetrov. Silnejšie povrchové ozveny indikujú hladšie povrchy, zatiaľ čo slabšie povrchové ozveny sa odrazili od drsnejších povrchov. Keď sme porovnali našu mapu drsnosti povrchu Vesta s mapou podpovrchových koncentrácií vodíka - ktoré merali vedci spoločnosti Dawn pomocou detektorov gama a neutrónov (GRaND) na kozmickej lodi - zistili sme, že rozsiahlejšie hladšie oblasti sa prekrývali s oblasťami, ktoré tiež mali zvýšený vodík. koncentrácia! "
Nakoniec Palmer a jej kolegovia dospeli k záveru, že prítomnosť zakopaného ľadu (minulého a / alebo súčasného) na Vesta bola zodpovedná za hladšiu časť povrchu ako ostatné. V zásade, kedykoľvek došlo k nárazu na povrch, prenieslo veľké množstvo energie na povrch pod povrchom. Keby tam bol prítomný zakopaný ľad, bol by roztavený nárazovou udalosťou, tečie na povrch pozdĺž nárazom generovaných zlomenín a potom zamrzne na mieste.
Rovnako ako v prípade Mesiaca, ako je Európa, Ganymede a Titania, dochádza k obnove povrchovej úpravy kvôli tomu, ako kryoskanalizmus spôsobuje, že tekutá voda preniká na povrch (kde sa znovu ochladzuje), prítomnosť podpovrchového ľadu by spôsobila vyhladenie častí povrchu Vesta. v priebehu času. V konečnom dôsledku by to viedlo k nerovnomernému terénu, ktorého boli Palmer a jej kolegovia svedkami.
Túto teóriu podporujú veľké koncentrácie vodíka, ktoré sa zistili na hladších terénoch, ktoré merajú stovky kilometrov štvorcových. Je to tiež v súlade s geomorfologickými dôkazmi získanými z obrazov Daaming Framing Camera, ktoré vykazovali známky prechodného prietoku vody po povrchu Vesta. Táto štúdia tiež odporovala niektorým predtým predpokladaným predpokladom o Vesta.
Ako poznamenal Palmer, mohlo by to mať tiež dôsledky, pokiaľ ide o naše chápanie histórie a vývoja slnečnej sústavy:
„Očakávalo sa, že Asteroid Vesta už dávno vyčerpal všetok obsah vody prostredníctvom globálneho topenia, diferenciácie a rozsiahleho záhradníckeho regolitu pôsobením menších telies. Naše zistenia však podporujú myšlienku, že zakopaný ľad mohol existovať na Vesta, čo je vzrušujúca perspektíva, pretože Vesta je protoplanet, ktorý predstavuje skoré štádium formovania planéty. Čím viac sa dozvieme o tom, kde v celej slnečnej sústave existuje ľadová voda, tým lepšie pochopíme, ako bola voda dodaná na Zem a koľko bolo jej vnútornému vnútrajšku v počiatočných fázach jej formovania. “
Túto prácu podporil program Planetárna geológia a geofyzika NASA, úsilie založené na JPL, ktoré sa zameriava na podporu výskumu pozemských planét a hlavných satelitov v slnečnej sústave. Práca bola tiež vykonaná s pomocou Viterbi School of Engineering v USC ako súčasť pokračujúceho úsilia o zlepšenie radarového a mikrovlnného zobrazovania, aby sa lokalizovali podzemné zdroje vody na planétach a iných telieskach.
