2011-ben a NASA Hajnal az űrhajó pályafutást hozott létre a Vesta néven ismert nagy aszteroida (más néven planetoid) körül. A következő 14 hónap folyamán a szonda részletes kutatásokat végzett a Vesta felületéről a tudományos műszerkészlettel. Ezek az eredmények sokat tártak fel a planetoid történetéről, felszíni tulajdonságairól és szerkezetéről - amelyről úgy gondolják, hogy differenciált, mint a sziklás bolygók.
Ezenkívül a szonda alapvető információkat gyűjtött a Vesta jégtartalmáról. Miután az elmúlt három évben a szonda adatait szitálta, egy tudóscsoport készített egy új tanulmányt, amely jelzi a felszín alatti jég lehetőségét. Ezeknek a megállapításoknak következményei lehetnek annak megértésében, hogy a Naprendszer testek miként alakulnak ki és hogyan történik a víz történelmi szállítása a Naprendszerben.
Nemrégiben a tudományos folyóiratban közzétették a „Hajnal-misszió oroszbistatikus radarmegfigyelései a Vesta aszteroida radarmegfigyeléseinek” című tudományos folyóiratot. Természetkommunikáció. Elizabeth Palmer, a Nyugat-Michigan Egyetem végzős hallgatójának vezetésével a csapat a Dawn űrhajó fedélzetén lévő kommunikációs antenna által gyűjtött adatokra támaszkodott, hogy Vesta első orbitális bistatikus radarát (BSR) megfigyelje.
Ez az antenna - a nagy erõsségû telekommunikációs antenna (HGA) - az X-sávú rádióhullámokat a Vesta pályája alatt továbbította a Föld Deep Space Network (DSN) antennájára. A misszió nagy részében a Dawn pályáját úgy tervezték, hogy a HGA a láthatáron legyen a földi állomásokkal. Okkulációk során - amikor a szonda 5–33 percig egyszerre haladt a Vesta mögött - a szonda ki volt ebből a látóhatárból.
Ennek ellenére az antenna folyamatosan továbbította a telemetriai adatokat, ami a HGA által továbbított radarhullámok visszaverődését okozta a Vesta felületétől. Ezt a bisztatikus radar (BSR) megfigyeléseknek nevezett technikát a múltban olyan földi testek felületének tanulmányozására használták, mint a Merkúr, a Vénusz, a Hold, a Mars, a Szaturnusz holdi titánja és a 67P / CG üstökös.
De amint Palmer elmagyarázta, ennek a technikának a használata a Vesta-szerű test tanulmányozására volt az első a csillagászok számára:
„Ez az első alkalom, hogy egy bistatikus radarkísérletet hajtottak végre egy kicsi test körüli pályán, tehát ez számos egyedi kihívást jelentett, összehasonlítva azzal a kísérlettel, amelyet nagy testeknél végeznek, mint például a Hold vagy a Mars. Például, mivel a Vesta körüli gravitációs mező sokkal gyengébb, mint a Mars, a Dawn űrhajónak nem kell nagyon nagy sebességgel keringnie a felszíntől való távolság fenntartása érdekében. Az űrhajó pályafutási sebessége azonban fontos lesz, mivel minél gyorsabb a pálya, annál inkább megváltozik a „felszíni visszhang” frekvenciája (Doppler eltolódik) a „közvetlen jel” frekvenciájához képest (amely az akadálytalan rádiójel) amely közvetlenül Dawn HGA-jától a Föld Deep Space Network antennáig halad a Vesta felületének legeltetése nélkül). A kutatók meg tudják mondani a különbséget a 'felszíni visszhang' és a 'közvetlen jel' között a frekvencia különbségük alapján - tehát Dawn lassabb orbitális sebességével a Vesta körül ez a frekvenciakülönbség nagyon kicsi volt, és több időt igényelt a BSR adatok feldolgozása érdekében. és izolálják a 'felületi visszhangokat', hogy meghatározzák erősségüket. "
A visszavert BSR hullámok tanulmányozásával Palmer és csapata értékes információkat szerezhetett Vesta felületéről. Ebből szignifikáns különbségeket észleltek a felszíni radarvisszaverődésben. De a Holddal ellentétben a felületi érdesség ezen eltéréseit nem lehetett egyedül a krakkolással magyarázni, és valószínűleg a talajjég létezésének tudható be. Ahogy Palmer kifejtette:
„Megállapítottuk, hogy ez a felület érdességének néhány hüvelyk méretbeli eltéréseinek eredménye. Az erősebb felületi visszhangok simább felületeket jelölnek, míg a gyengébb felületek visszhangjai durvább felületről léptek fel. Amikor a Vesta felületi érdességének térképét összehasonlítottuk a felszín alatti hidrogénkoncentrációk térképével - amelyet Dawn tudósok az űrhajón a Gamma Ray és a neutrondetektor (GRaND) segítségével mértek -, azt tapasztaltuk, hogy a kiterjedt, simább területek átfedik egymást, amely szintén megnöveli a hidrogént. koncentrációk!”
Végül Palmer és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy az eltemetett jég (múlt és / vagy jelen) jelenléte a Vesta-nál annak okozta, hogy a felszín egy része simabb, mint mások. Alapvetően, amikor egy ütközés történt a felszínen, nagy mennyiségű energiát adott a felszínre. Ha ott van eltemetett jég, akkor az megsemmisíti az ütközéses eseményt, az ütés által generált törések mentén folyik a felületre, majd fagyos a helyén.
Ugyanúgy, ahogyan a hold, mint például az Europa, Ganymede és Titania, felszíni megújulást tapasztal, mivel a kriovolkánizmus miatt a folyékony víz eléri a felületet (ahol megújul), a felszín alatti jég jelenléte a Vesta felületének egyes részeinek simítását okozná. túlóra. Ez végül olyan egyenetlen terephez vezet, amelyben Palmer és munkatársai szemtanúi voltak.
Ezt az elméletet támasztja alá a hidrogén nagy koncentrációja, amelyet simább, több száz négyzetkilométeres terepen detektáltak. Összhangban van a Dawn Framing Camera képeiből nyert geomorfológiai bizonyítékokkal is, amelyek a Vesta felületén átmeneti vízáramlás jeleit mutatták. Ez a tanulmány ellentmondana a Vesta-val kapcsolatos korábbi állításoknak is.
Amint Palmer megjegyezte, ennek kihatással lehetnek a Naprendszer történelméről és fejlődéséről szóló megértésünk is:
„A Vesta aszteroida várhatóan már régen kimerítette a víztartalmat globális olvadás, differenciálódás és a kisebb testek által okozott kiterjedt regolitkertészet révén. Eredményeink azonban alátámasztják azt az elképzelést, miszerint az eltemetett jég létezett a Vestán, ami izgalmas kilátás, mivel a Vesta protoplanet, amely a bolygó kialakulásának korai szakaszát képviseli. Minél többet megtudunk arról, hogy a víz-jég létezik a Naprendszerben, annál jobban megértjük, hogy a víz miként jutott a Földre, és mekkora része volt a Föld belsejének a kialakulásának korai szakaszában. "
Ezt a munkát a NASA Planetary Geology and Geophysics programja szponzorálta, egy JPL-alapú erőfeszítés, amelynek célja a földi szerű bolygók és a Naprendszer fő műholdainak kutatásának elősegítése. A munkát az USC Viterbi Műszaki Iskolájának támogatásával is elvégezték a radar és a mikrohullámú képalkotás fejlesztésének folyamatos erőfeszítései részeként, hogy a bolygók és más testek felszín alatti vízforrásait megtalálják.
