Vuonna 2011 NASAn valjeta avaruusalukset asettuivat kiertoradalle suuren asteroidin (alias planetoidi) ympärille, joka tunnetaan nimellä Vesta. Seuraavan 14 kuukauden aikana koetin suoritti yksityiskohtaiset tutkimukset Vestan pinnasta tieteellisten välineiden kanssa. Nämä havainnot paljastivat paljon planeetan historiasta, sen pintaominaisuuksista ja rakenteesta - jonka uskotaan olevan erilaistuneita, kuten kiviset planeetat.
Lisäksi koetin keräsi elintärkeää tietoa Vestan jääpitoisuudesta. Viimeisen kolmen vuoden ajan seulottuaan anturin tietoja, tutkijaryhmä on tuottanut uuden tutkimuksen, joka osoittaa maanalaisen jään mahdollisuuden. Näillä havainnoilla voi olla vaikutuksia, kun on kyse ymmärryksestämme siitä, kuinka aurinkokappaleet muodostuivat ja kuinka vettä kuljetettiin historiallisesti koko aurinkokunnan alueella.
Heidän tutkimuksensa, jonka otsikko on "Orbital Bistatic Tutdar Observations of Asteroid Vesta Dawn Mission", julkaistiin äskettäin tieteellisessä lehdessä Luontoviestintä. Länsi-Michiganin yliopiston jatko-opiskelijan Elizabeth Palmerin johdolla ryhmä luotti Dawn-avaruusaluksen viestinnän antennin saamiin tietoihin suorittaakseen ensimmäisen kiertoradan bistaattisen tutkan (BSR) havainnot Vestassa.
Tämä antenni - High Gain televiestintäantenni (HGA) - lähetti X-kaista-radioaaltoja Vesta-kiertoradallaan Deep Space Network (DSN) -antennille maan päällä. Suurimmassa osassa operaatiota Dawnin kiertorata suunniteltiin varmistamaan, että HGA oli näköyhteydessä maan asemien kanssa. Havaintojen aikana - kun koetin kuitenkin kulki Vestan taakse 5–33 minuuttia kerrallaan -, koetin oli tämän näkölinjan ulkopuolella.
Siitä huolimatta antenni lähetti jatkuvasti telemetriatietoja, mikä sai HGA: n lähettämät tutka-aallot heijastumaan Vestan pinnalta. Tätä tekniikkaa, joka tunnetaan nimellä bistaattiset tutkahavainnot (BSR), on käytetty aikaisemmin maanpäällisten elinten, kuten elohopean, Venuksen, Kuun, Marsin, Saturnuksen Kuu Titanin ja komeetan 67P / CG, pintojen tutkimiseen.
Mutta kuten Palmer selitti, tämän tekniikan käyttäminen Vestan kaltaisen kehon tutkimiseen oli ensin tähtitieteilijöille:
”Tämä on ensimmäinen kerta, kun bistaattinen tutkakoe suoritettiin kiertoradalla pienen kehon ympärillä, joten tämä toi useita ainutlaatuisia haasteita verrattuna samaan kokeeseen, joka tehdään suurissa kappaleissa kuten Kuu tai Mars. Esimerkiksi, koska Vesta-ympäristön painovoimakenttä on paljon heikompi kuin Mars, Dawn-avaruusaluksen ei tarvitse kiertää kovin suurella nopeudella pitääkseen etäisyyden pinnasta. Avaruusaluksen kiertonopeudesta tulee kuitenkin tärkeä, koska mitä nopeampi kiertorata, sitä enemmän 'pintakaiun' taajuus muuttuu (Doppler siirtyy) verrattuna 'suoran signaalin' taajuuteen (mikä on esteetön radiosignaali) joka kulkee suoraan Dawnin HGA: sta maan syvän avaruuden verkkoantenneihin laiduttamatta Vestan pintaa). Tutkijat voivat kertoa eron 'pintakaiun' ja 'suoran signaalin' välillä taajuuserollaan - joten Dawnin hitaammalla kiertonopeudella Vestan ympärillä tämä taajuusero oli hyvin pieni ja vaati enemmän aikaa BSR-tietojen käsittelemiseen. ja eristä 'pintakaiut' niiden lujuuden mittaamiseksi. "
Tutkimalla heijastuneita BSR-aaltoja Palmer ja hänen tiiminsä pystyivät saamaan arvokasta tietoa Vestan pinnalta. Tästä lähtien he havaitsivat merkittäviä eroja pintututkan heijastuskyvyssä. Mutta toisin kuin Kuu, näitä pinnan epätasaisuuden muutoksia ei voitu selittää pelkällä kraatterilla, ja se johtui todennäköisesti pohjajään olemassaolosta. Kuten Palmer selitti:
”Huomasimme, että tämä johtui pinnan karheuden eroista muutaman tuuman mittakaavassa. Vahvemmat pintakaiut osoittavat sileämpiä pintoja, kun taas heikommat pintakaiut ovat poistuneet karkeammista pinnoista. Kun vertailimme Vesta-pinnan karheuskarttaa pinta-alaisen vedyn pitoisuuskarttaan - jonka Dawn-tutkijat mittasivat käyttämällä avaruusaluksen Gamma-säteily- ja neutronidetektoria (GRaND) -, havaitsimme, että laajat tasaisemmat alueet olivat päällekkäin alueilla, jotka myös olivat lisääneet vetyä pitoisuudet!”
Lopulta Palmer ja hänen kollegansa totesivat, että haudatun jään (menneisyyden ja / tai nykyisen) esiintyminen Vestassa aiheutti pinnan osien tasaisemman kuin muut. Periaatteessa aina, kun törmäys tapahtui pinnalle, se siirsi paljon energiaa maanpintaan. Jos siellä olisi haudattua jäätä, se sulaisi törmäystapahtuman vaikutuksesta, virtaa pintaan iskujen aiheuttamia murtumia pitkin ja jäätyisi sitten paikoilleen.
Paljon samalla tavalla kuin kuun, kuten Europa, Ganymede ja Titania, pinta uudistuminen johtuu tavasta, jolla kryovolkanismi aiheuttaa nestemäisen veden pääsyn pintaan (missä se jäätyy), pinnan alla olevan jään läsnäolo aiheuttaisi Vestan pinnan osien tasoittumisen. ajan myötä. Tämä johtaisi lopulta sellaiseen epätasaiseen maastoon, jonka Palmer ja hänen kollegansa olivat nähneet.
Tätä teoriaa tukevat suuret vedyn pitoisuudet, jotka havaittiin tasaisemmilla maastoilla, jotka mittaavat satoja neliökilometrejä. Se on myös yhdenmukainen Dawn Framing Camera -kuvista saatujen geomorfologisten todisteiden kanssa, jotka osoittivat merkkejä ohimenevästä veden virtauksesta Vestan pinnan yli. Tämä tutkimus oli myös ristiriidassa joidenkin aiemmin esitettyjen olettamusten kanssa Vestasta.
Kuten Palmer huomautti, tällä voi olla vaikutuksia myös siihen, miten ymmärrämme aurinkokunnan historiaa ja kehitystä:
”Asteroidi Vestan odotettiin kuluttavan kaiken vesipitoisuuden kauan sitten globaalin sulamisen, erilaistumisen ja pienten kappaleiden aiheuttamien laajojen regolith-puutarhanhoitojen kautta. Tuloksemme tukevat kuitenkin ajatusta, että haudattu jää voi olla olemassa Vestassa, mikä on jännittävä näkymä, koska Vesta on protoplaneetta, joka edustaa varhaista vaihetta planeetan muodostumisessa. Mitä enemmän opimme siitä, missä vesi-jäätä on kaikkialla aurinkokunnassa, sitä paremmin ymmärrämme, kuinka vesi johdettiin maahan ja kuinka paljon maapallon sisälle oli luontaista sen muodostumisen varhaisessa vaiheessa. "
Tätä työtä tukee NASA: n Planetary Geology and Geophysics -ohjelma, JPL-pohjainen työ, joka keskittyy maanpäällisten planeettojen ja aurinkokunnan tärkeimpien satelliittien tutkimuksen edistämiseen. Työ tehtiin myös USC: n Viterbi-insinööritieteiden korkeakoulun avustuksella osana jatkuvaa pyrkimystä parantaa tutka- ja mikroaaltokuvantamista maanalaisten vesilähteiden paikantamiseksi planeetoissa ja muissa kappaleissa.
