V roce 2011 NASA Svítání kosmická loď založila oběžnou dráhu kolem velkého asteroidu (aka. planetoid) známého jako Vesta. V průběhu příštích 14 měsíců provedla sonda podrobné studie povrchu Vesta se sadou vědeckých nástrojů. Tato zjištění odhalila hodně o historii planetoidů, jejích povrchových vlastnostech a struktuře - která se považuje za odlišenou, jako jsou skalnaté planety.
Sonda navíc shromáždila důležité informace o obsahu ledu Vesta. Poté, co strávil poslední tři roky proséváním data sondy, vytvořil tým vědců novou studii, která naznačuje možnost podpovrchového ledu. Tato zjištění by mohla mít důsledky, pokud jde o naše chápání toho, jak se formovala sluneční tělesa a jak byla voda historicky transportována v celé sluneční soustavě.
Jejich studie s názvem „Orbitální Bistatická radarová pozorování Asteroid Vesta Dawn Mission“ byla nedávno publikována ve vědeckém časopise Nature Communications. Tým vedený Elizabeth Palmerovou, postgraduální studentkou Západní Michiganské univerzity, se spoléhal na data získaná komunikační anténou na palubě kosmické lodi Dawn, aby provedl první pozorování Vesta na orbitální bistatický radar (BSR).
Tato anténa - High-Gain telekomunikační anténa (HGA) - přenášela X-pásmové rádiové vlny během své oběžné dráhy Vesta do antény Deep Space Network (DSN) na Zemi. Během většiny mise byla Dawnova oběžná dráha navržena tak, aby zajistila, že HGA byl v dohledu s pozemními stanicemi na Zemi. Avšak během okultací - když sonda prošla za Vesta po dobu 5 až 33 minut najednou - byla sonda mimo tuto linii dohledu.
Anténa však nepřetržitě přenášela telemetrická data, což způsobilo, že se radarové vlny přenášené HGA odrazily od povrchu Vesta. Tato technika, známá jako pozorování bistatickým radarem (BSR), byla v minulosti používána ke studiu povrchů pozemských těl, jako jsou Merkur, Venuše, Měsíc, Mars, Saturnův měsíc Titan a kometa 67P / CG.
Ale jak Palmer vysvětlil, použití této techniky ke studiu těla jako Vesta bylo pro astronomy první:
"Je to poprvé, kdy byl na oběžné dráze kolem malého těla proveden bistatický radarový experiment, což ve srovnání se stejným experimentem prováděným na velkých tělech, jako je Měsíc nebo Mars, přineslo několik jedinečných výzev. Například, protože gravitační pole kolem Vesta je mnohem slabší než Mars, kosmická loď Dawn nemusí obíhat velmi vysokou rychlostí, aby si udržela svou vzdálenost od povrchu. Orbitální rychlost kosmické lodi se však stává důležitou, protože čím rychleji je orbita, tím více se mění frekvence „povrchové echo“ (Dopplerův posun) ve srovnání s frekvencí „přímého signálu“ (což je nerušený radiový signál). která cestuje přímo z Dawnova HGA na antény Země v hlubokém vesmíru bez pasení se na povrch Vesta). Vědci mohou rozeznat rozdíl mezi „povrchovou ozvěnou“ a „přímým signálem“ podle jejich rozdílu v frekvenci - takže s Dawnovou pomalejší orbitální rychlostí kolem Vesta byl tento frekvenční rozdíl velmi malý a vyžadovalo jsme více času na zpracování dat BSR a izolovat „povrchové ozvěny“, aby změřila jejich sílu. “
Studiem odrazených vln BSR dokázala Palmer a její tým získat cenné informace z povrchu Vesta. Z toho pozorovali významné rozdíly v povrchové radarové odrazivosti. Na rozdíl od Měsíce však tyto odchylky drsnosti povrchu nemohly být vysvětleny samotným kráterem a byly pravděpodobně způsobeny existencí přízemního ledu. Jak Palmer vysvětlil:
"Zjistili jsme, že to bylo výsledkem rozdílů v drsnosti povrchu v měřítku několika palců." Silnější povrchové ozvěny naznačují hladší povrchy, zatímco slabší povrchové ozvěny se odrazily od drsnějších povrchů. Když jsme porovnali naši mapu drsnosti povrchu Vesta s mapou podpovrchových koncentrací vodíku - která byla měřena vědci Dawn pomocí detektoru gama a neutronů (GRaND) na kosmické lodi - zjistili jsme, že rozsáhlejší hladší oblasti se překrývají s oblastmi, které také zvyšují vodík koncentrace! “
Nakonec Palmer a její kolegové došli k závěru, že přítomnost pohřbeného ledu (minulého a / nebo současného) na Vesta byla zodpovědná za hladší části povrchu než ostatní. V zásadě, kdykoli došlo k nárazu na povrch, přeneslo velké množství energie na podpovrch. Pokud by tam byl pohřbený led, roztavil by se nárazovou událostí, tekl na povrch podél nárazem generovaných zlomenin a pak zamrzl na místě.
Stejně jako u Měsíce, jako je Evropa, Ganymede a Titania, dochází k obnově povrchu kvůli způsobu, jakým kryovolkanismus způsobuje, že tekutá voda dosáhne povrchu (kde znovu zamrzne), přítomnost podpovrchového ledu by způsobila vyhlazení částí povrchu Vesta. přesčas. To by nakonec vedlo k druhům nerovnoměrného terénu, kterých se Palmer a její kolegové dosvědčili.
Tato teorie je podporována velkými koncentracemi vodíku, které byly detekovány na hladších terénech měřících stovky čtverečních kilometrů. Je to také v souladu s geomorfologickými důkazy získanými z snímků Dawn Framing Camera, které vykazovaly známky přechodného proudění vody po povrchu Vesta. Tato studie také odporovala některým dříve předpokládaným předpokladům o Vesta.
Jak poznamenal Palmer, mohlo by to mít také důsledky, pokud jde o naše pochopení historie a vývoje sluneční soustavy:
„Očekávalo se, že Asteroid Vesta už dávno vyčerpal veškerý obsah vody prostřednictvím globálního tání, diferenciace a rozsáhlého zahradničení regolitů vlivy menších těl. Naše nálezy však podporují myšlenku, že pohřbený led mohl existovat na Vesta, což je vzrušující vyhlídka, protože Vesta je protoplanet, který představuje rané stádium formování planety. Čím více se dozvíme o tom, kde ve Sluneční soustavě existuje ledová voda, tím lépe pochopíme, jak byla voda dodána na Zemi a jak moc byla vnitřnímu povrchu Země během raných fází jejího vzniku. “
Tato práce byla sponzorována programem NASA Planetary Geology and Geophysics, což je úsilí založené na JPL, které se zaměřuje na podporu výzkumu pozemských planet a hlavních satelitů ve sluneční soustavě. Práce byla také prováděna s pomocí Viterbi School of Engineering v USC jako součást pokračujícího úsilí o zlepšení radarového a mikrovlnného zobrazování k nalezení podpovrchových zdrojů vody na planetách a dalších tělesech.
