U 2011. godini NASA-e Zora svemirska letjelica uspostavila je orbitu oko velikog asteroida (aka. planetoid) poznatog kao Vesta. Tijekom narednih 14 mjeseci, sonda je provela detaljne studije površine Veste sa svojim brojem znanstvenih instrumenata. Ovi nalazi otkrili su mnogo o povijesti planetoida, površinskim obilježjima i njegovoj strukturi - za koju se vjeruje da je različita, poput stjenovitih planeta.
Pored toga, sonda je prikupljala vitalne informacije o Vestaovom ledenom sadržaju. Nakon što su protekle tri godine proveli prosipavajući podatke sonde, tim znanstvenika stvorio je novu studiju koja ukazuje na mogućnost podzemnog leda. Ova otkrića mogla bi imati posljedice kada je u pitanju naše razumijevanje načina nastajanja Sunčevih tijela i kako se voda povijesno transportirala kroz Sunčev sustav.
Njihova studija pod nazivom „Orbitalna bistatska radarska opažanja asteroida Vesta misijom zore“ nedavno je objavljena u znanstvenom časopisu Priroda komunikacije. Pod vodstvom Elizabeth Palmer, studentice diplomirane studije sa sveučilišta Western Michigan, tim se oslanjao na podatke dobivene komunikacijskom antenom na svemirskom brodu Dawn kako bi izveo prvo orbitalno bistatsko radarsko (BSR) opažanje Veste.
Ova antena - High-Gain telekomunikacijska antena (HGA) - prenosila je radio valove X-opsega tijekom svoje orbite Veste do antene Deep Space Network (DSN) na Zemlji. Tijekom većine misije, Dawnova je orbita bila dizajnirana kako bi osigurala da HGA bude u liniji vida sa zemaljskim stanicama na Zemlji. Međutim, tijekom okultacija - kad je sonda prolazila iza Veste u vremenu od 5 do 33 minute - sonda je bila izvan ove vidokruge.
Unatoč tome, antena je neprekidno odašila telemetrijske podatke, zbog čega su se radarski valovi koji se prenose HGA odražavali s površine Veste. Ova tehnika, poznata kao promatranje bistatičkih radara (BSR), u prošlosti je korištena za proučavanje površina zemaljskih tijela poput Merkura, Venere, Mjeseca, Marsa, Saturnova mjeseca Titan i komete 67P / CG.
No, kako je Palmer objasnio, pomoću ove tehnike za proučavanje tijela poput Veste, astronomi su bili prvi:
"Ovo je prvi put da je bistatički radarski eksperiment izveden u orbiti oko malog tijela, pa je ovo donijelo nekoliko jedinstvenih izazova u usporedbi s istim eksperimentom koji je izveden na velikim tijelima poput Mjeseca ili Marsa. Na primjer, budući da je gravitacijsko polje oko Veste mnogo slabije od Marsa, svemirska letjelica Dawn ne mora se orbitirati vrlo velikom brzinom da bi održala svoju udaljenost od površine. Orbitalna brzina svemirskog broda postaje važna, jer što je brža orbita, to se više mijenja frekvencija "površinskog odjeka" (Doplerov pomak) u odnosu na frekvenciju "izravnog signala" (što je nesmetan radio signal koja putuje izravno od zore HGA do antena Zemljine dubinske svemirske mreže bez ispaše površine Veste). Istraživači mogu odrediti razliku između "površinskog odjeka" i "izravnog signala" prema njihovoj razlici u frekvenciji - tako da je Dawnova sporija orbitalna brzina oko Veste ta razlika u frekvenciji bila vrlo mala i zahtijevalo nam je više vremena za obradu BSR podataka i izolirati "površinske odjeke" za mjerenje njihove snage. "
Proučavajući refleksije BSR valova, Palmer i njezin tim bili su u mogućnosti pribaviti vrijedne informacije s površine Veste. Iz toga su uočili značajne razlike u površinskoj radarskoj refleksiji. Ali za razliku od Mjeseca, ove razlike u površinskoj hrapavosti nisu se mogle objasniti samo kraterom i vjerojatno su postojale zemlja-led. Kao što je Palmer objasnio:
„Otkrili smo da je to rezultat razlika u hrapavosti površine na skali od nekoliko centimetara. Jači površinski odjeci ukazuju na glatke površine, dok slabiji odjeci odskoče od grubijih površina. Kad smo usporedili našu kartu površinske hrapavosti Veste s mapom koncentracije podvodnog vodika - koju su znanstvenici Dawn izmjerili pomoću Gama Ray i Neutron Detector-a (GRaND) na svemirskom brodu - otkrili smo da velika, glađa područja prekrivaju područja koja su također povećala vodik koncentracije!”
Na kraju, Palmer i njezini kolege zaključili su da je prisutnost zakopanog leda (prošloga i / ili sadašnjeg) na Vesti odgovorna za to da su dijelovi površine glatkiji od ostalih. U osnovi, kad god se neki utjecaj dogodio na površinu, prenio je veliku količinu energije u podzemlje. Ako je tamo zatrpan led, topi se događajem udara, istječe na površinu uz prijelome nastale od udara i zamrzne na mjestu.
Otprilike na isti način na koji mjesec poput Europa, Ganymede-a i Titanije doživljava obnavljanje površine zbog načina na koji kriovolkanizam uzrokuje da tekuća voda dospije na površinu (tamo gdje se refrizira), a prisutnost podzemnog leda uzrokovala bi izglađivanje dijelova površine Veste tijekom vremena. To bi u konačnici dovelo do neravnog terena kojem su svjedočile Palmer i njezine kolege.
Ovu teoriju potvrđuju velike koncentracije vodika koje su otkrivene na glatkim terenima koji mjere stotine kvadratnih kilometara. Također je u skladu s geomorfološkim dokazima dobivenim od slika Daram Framing Camera, koji su pokazali znakove prolaznog protoka vode preko površine Veste. Ova je studija također bila u suprotnosti s nekim prethodno zauzetim pretpostavkama o Vesti.
Kao što je Palmer napomenuo, to bi moglo imati i posljedice što se tiče našeg razumijevanja povijesti i evolucije Sunčevog sustava:
„Očekivalo se da će asteroid Vesta davno smanjiti bilo kakav sadržaj vode putem globalnog otapanja, diferencijacije i opsežnog vrtlarstva regolita utjecajima manjih tijela. Međutim, naša otkrića podržavaju ideju da je zakopani led mogao postojati na Vesti, što je uzbudljiva perspektiva budući da je Vesta protoplanet koji predstavlja ranu fazu u formiranju planeta. Što više naučimo o tome gdje vodeni led postoji u cijelom Sunčevom sustavu, to ćemo bolje razumjeti kako je voda dopremljena na Zemlju i koliko je bila svojstvena unutrašnjosti Zemlje u ranim fazama njenog formiranja. "
Ovaj je rad sponzorirao NASA-in program planetarne geologije i geofizike, napor koji se temelji na JPL, a fokusiran je na poticanje istraživanja planeta sličnih zemaljskim i glavnih satelita Sunčevog sustava. Rad je također obavljen uz pomoć USC-ove Viterbi škole inženjera kao dio kontinuiranog napora za poboljšanjem radara i mikrovalnog snimanja kako bi se pronašli podzemni izvori vode na planetama i drugim tijelima.
