În 2011, NASA este zori de zi nave spațiale au stabilit o orbită în jurul marelui asteroid (alias planetoid) cunoscut sub numele de Vesta. Pe parcursul următoarelor 14 luni, sonda a efectuat studii detaliate ale suprafeței lui Vesta cu suita sa de instrumente științifice. Aceste descoperiri au dezvăluit multe despre istoria planetoidului, caracteristicile sale de suprafață și structura sa - despre care se crede că este diferențiată, precum planetele stâncoase.
În plus, sonda a colectat informații vitale cu privire la conținutul de gheață al lui Vesta. După ce au petrecut ultimii trei ani cu ajutorul datelor sondei, o echipă de oameni de știință a realizat un nou studiu care indică posibilitatea unei ghețuri subterane. Aceste descoperiri ar putea avea implicații atunci când este vorba despre înțelegerea noastră despre cum s-au format corpurile solare și modul în care apa a fost transportată istoric în întregul sistem solar.
Studiul lor, intitulat „Orbital Bistatic Radar Observations of Asteroid Vesta by the Mission Mission”, a fost publicat recent în revista științifică Comunicații Natura. Condusă de Elizabeth Palmer, studentă absolventă de la Western Michigan University, echipa s-a bazat pe datele obținute de antena de comunicații la bordul navei spațiale Dawn pentru a efectua prima observație orbitală a radarului bistatic (BSR) a Vesta.
Această antenă - Antena de telecomunicații High-Gain (HGA) - a transmis undele radio cu bandă X în timpul orbitei sale Vesta către antena Deep Space Network (DSN) de pe Pământ. În timpul majorității misiunii, orbita lui Dawn a fost concepută pentru a se asigura că HGA era în linia de vedere cu stațiile de la sol pe Pământ. Cu toate acestea, în timpul ocultărilor - când sonda a trecut în spatele Vesta timp de 5 până la 33 de minute la un moment dat - sonda a fost în afara acestei linii de vedere.
Cu toate acestea, antena transmite continuu date de telemetrie, ceea ce a făcut ca undele radar transmise HGA să fie reflectate în afara suprafeței Vesta. Această tehnică, cunoscută sub numele de observații ale radarului bistatic (BSR), a fost folosită în trecut pentru a studia suprafețele corpurilor terestre precum Mercur, Venus, Luna, Marte, Titanul lunii lui Saturn și cometa 67P / CG.
Dar, după cum a explicat Palmer, utilizarea acestei tehnici pentru a studia un corp precum Vesta a fost prima pentru astronomi:
„Este pentru prima dată când un experiment cu radar bistatic a fost efectuat pe orbită în jurul unui corp mic, astfel că aceasta a adus mai multe provocări unice în comparație cu același experiment realizat la corpuri mari precum Luna sau Marte. De exemplu, deoarece câmpul gravitațional din jurul Vesta este mult mai slab decât Marte, nava spațială Dawn nu trebuie să orbiteze cu o viteză foarte mare pentru a-și menține distanța de la suprafață. Viteza orbitală a navei spațiale devine importantă, cu toate că, cu cât este mai rapidă orbita, cu atât frecvența „ecoului de suprafață” este modificată (schimbată Doppler) în comparație cu frecvența „semnalului direct” (care este semnalul radio fără obstacole) care călătorește direct de la HGA-ul lui Dawn la rețelele de spațiu adânc ale Pământului, fără a pășuna suprafața lui Vesta). Cercetătorii pot spune diferența dintre un „ecou de suprafață” și „semnal direct” prin diferența lor de frecvență - astfel că, cu viteza orbitală mai lentă a lui Dawn în jurul Vesta, această diferență de frecvență a fost foarte mică și a necesitat mai mult timp pentru a procesa datele BSR. și izolați „ecourile de suprafață” pentru a le măsura puterea. ”
Studiind valurile reflectate de BSR, Palmer și echipa ei au reușit să obțină informații valoroase de pe suprafața lui Vesta. Din aceasta, ei au observat diferențe semnificative în reflectivitatea radarului de suprafață. Dar, spre deosebire de Lună, aceste variații ale rugozității suprafeței nu au putut fi explicate doar prin craterarea și s-au dat probabil existenței gheții solului. După cum a explicat Palmer:
„Am descoperit că acesta a fost rezultatul diferențelor de rugozitatea suprafeței la scara de câțiva centimetri. Ecouri de suprafață mai puternice indică suprafețe mai netede, în timp ce ecouri de suprafață mai slabe au sărit în afara suprafețelor mai dure. Când am comparat harta de rugozitate a suprafeței de la Vesta cu o hartă a concentrațiilor de hidrogen din suprafață - care a fost măsurată de oamenii de știință Dawn folosind detectorul de raze Gamma și neutroni (GRaND) pe nava spațială - am descoperit că suprafețele extinse mai netede se suprapuneau, de asemenea, zone cu hidrogen crescut. concentraţiile!“
În cele din urmă, Palmer și colegii ei au ajuns la concluzia că prezența gheții îngropate (trecută și / sau prezentă) pe Vesta a fost responsabilă pentru ca unele părți ale suprafeței să fie mai ușoare decât altele. Practic, ori de câte ori s-a produs un impact la suprafață, a transferat o mare cantitate de energie în suburbie. Dacă gheața îngropată ar fi prezentă acolo, aceasta va fi topită de evenimentul de impact, va curge la suprafață de-a lungul fracturilor generate de impact și apoi va îngheța.
La fel ca luna, ca Europa, Ganymede și Titania experimentează reînnoirea suprafeței din cauza modului în care criovolcanismul face ca apa lichidă să ajungă la suprafață (unde se înghețează), prezența gheții subterane ar provoca o netezire a părților din suprafața Vesta. peste orar. Acest lucru ar duce în cele din urmă la terenurile inegale la care au fost martori Palmer și colegii ei.
Această teorie este susținută de concentrațiile mari de hidrogen care au fost detectate pe terenuri mai netede, care măsoară sute de kilometri pătrați. Este, de asemenea, în concordanță cu dovezile geomorfologice obținute din imaginile camerei Dawn Framing, care arătau semne ale fluxului de apă tranzitoriu pe suprafața Vesta. Acest studiu a contrazis, de asemenea, unele ipoteze menționate anterior despre Vesta.
După cum a menționat Palmer, acest lucru ar putea avea implicații și în ceea ce privește înțelegerea noastră despre istoria și evoluția sistemului solar:
„Asteroid Vesta ar fi trebuit să fi epuizat orice conținut de apă cu mult timp în urmă prin topirea globală, prin diferențierea și prin gradinirea extinsă a regulitului prin impactul corpurilor mai mici. Cu toate acestea, descoperirile noastre susțin ideea că gheața îngropată poate să fi existat pe Vesta, ceea ce este o perspectivă interesantă, deoarece Vesta este un protoplanet care reprezintă o etapă timpurie în formarea unei planete. Cu cât aflăm mai multe despre unde există gheață de apă în întregul Sistem Solar, cu atât vom înțelege mai bine cum a fost livrată apa pe Pământ și cât de mult a fost intrinsec pentru interiorul Pământului în primele etape ale formării sale. "
Această lucrare a fost sponsorizată de programul de geologie și geofizică planetară al NASA, un efort bazat pe JPL, care se concentrează pe încurajarea cercetării planetelor similare terestre și a sateliților majori din Sistemul Solar. Lucrarea a fost realizată, de asemenea, cu asistența Școlii de Inginerie Viterbi a USC, ca parte a efortului continuu de îmbunătățire a radarului și a imaginilor cu microunde pentru a localiza surse de apă subterane pe planete și alte corpuri.
