V roce 2011 NASA Svítáníkosmická loď vytvořila oběžnou dráhu kolem velkého asteroidu (aka. planetoidu) známého jako Vesta. Během následujících 14 měsíců provedla sonda podrobné studie povrchu Vesty pomocí sady vědeckých nástrojů. Tato zjištění odhalila mnoho o historii planetoidy, jejích povrchových rysech a její struktuře – o které se předpokládá, že je odlišná, jako kamenné planety.
Kromě toho sonda shromáždila důležité informace o obsahu ledu Vesta. Poté, co strávil poslední tři roky prohledáváním dat sondy, tým vědců vytvořil a nové studium což 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 skrz sluneční soustavu.
Jejich studie s názvem „Orbitální bistatická radarová pozorování asteroidu Vesta misí Dawn “, byl nedávno publikován ve vědeckém časopisePříroda komunikace.Tým vedený Elizabeth Palmerovou, postgraduální studentkou z Western Michigan University, spoléhal na data získaná komunikační anténou na palubě kosmické lodi Dawn, aby provedl první orbitální bistatické radarové (BSR) pozorování Vesty.
Umělecké ztvárnění kosmické lodi Dawn obíhající kolem Vesty. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Tato anténa – telekomunikační anténa s vysokým ziskem (HGA) – vysílala rádiové vlny v pásmu X během své oběžné dráhy Vesta do Deep Space Network (DSN) anténa na Zemi. Během většiny mise byla oběžná dráha Dawn navržena tak, aby zajistila, že HGA bude v přímé viditelnosti s pozemními stanicemi na Zemi. Nicméně během zákrytů – když sonda procházela za Vestou 5 až 33 minut v kuse – byla sonda mimo tuto linii dohledu.
Anténa však nepřetržitě vysílala telemetrická data, což způsobilo, že radarové vlny vysílané HGA se odrážely od povrchu Vesty. Tato technika, známá jako pozorování bistatickým radarem (BSR), byla v minulosti používána ke studiu povrchů pozemských těles, jako je Merkur, Venuše, Měsíc, Mars, Saturnův měsíc Titan a kometa 67P/CG.
Ale jak Palmer vysvětlil, použití této techniky ke studiu těles, jako je Vesta, bylo pro astronomy poprvé:
„Je to poprvé, co byl bistatický radarový experiment proveden na oběžné dráze kolem malého tělesa, takže to přineslo několik jedinečných výzev ve srovnání se stejným experimentem, který se provádí na velkých tělesech, jako je Měsíc nebo Mars. Například protože gravitační pole kolem Vesty je mnohem slabší než Mars, sonda Dawn nemusí obíhat příliš vysokou rychlostí, aby si udržela vzdálenost od povrchu. Orbitální rychlost kosmické lodi se však stává důležitou, protože čím rychlejší je oběžná dráha, tím více se mění frekvence „povrchového echa“ (dopplerovský posun) ve srovnání s frekvencí „přímého signálu“ (což je nerušený rádiový signál který putuje přímo z Dawn's HGA k anténám pozemské Deep Space Network, aniž by se dotýkal povrchu Vesta). Výzkumníci dokážou rozeznat rozdíl mezi „povrchovým echem“ a „přímým signálem“ podle jejich rozdílu ve frekvenci – takže s nižší orbitální rychlostí Dawn kolem Vesty byl tento frekvenční rozdíl velmi malý a vyžadoval více času, abychom zpracovali data BSR. a izolovat ‚povrchové ozvěny‘, aby bylo možné změřit jejich sílu.“
Tato geologická mapa Vesty ve vysokém rozlišení je odvozena z dat kosmické lodi Dawn. Hnědé barvy představují nejstarší povrch s největšími krátery. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/ASU
Studiem odražených vln BSR se Palmer a jejímu týmu podařilo získat cenné informace z povrchu Vesty. Z toho vypozorovali výrazné rozdíly v povrchové radarové odrazivosti. Na rozdíl od Měsíce však tyto změny v drsnosti povrchu nelze vysvětlit samotným vytvářením kráterů a byly pravděpodobně způsobeny existencí přízemního ledu. Jak vysvětlil Palmer:
„Zjistili jsme, že to byl výsledek rozdílů v drsnosti povrchu v měřítku několika palců. Silnější povrchová echa indikují hladší povrchy, zatímco slabší povrchová echa se odrazila od hrubších povrchů. Když jsme porovnali naši mapu drsnosti povrchu Vesta s mapou podpovrchových koncentrací vodíku – kterou naměřili vědci z Dawn pomocí detektoru gama paprsků a neutronů (GRaND) na kosmické lodi – zjistili jsme, že rozsáhlé hladší oblasti se překrývají oblasti, které také měly zvýšený obsah vodíku. koncentrace!'
Nakonec Palmer a její kolegové dospěli k závěru, že přítomnost pohřbeného ledu (minulého a/nebo současného) na Vesta byla zodpovědná za to, že části povrchu byly hladší než ostatní. V podstatě vždy, když došlo k nárazu na povrch, přeneslo se na podpovrch velké množství energie. Pokud by tam byl přítomen zakopaný led, roztál by se nárazem, vytekl by na povrch podél zlomů vytvořených nárazem a pak by zamrzl na místě.
Podobně jako měsíce jako Europa, Ganymede a Titania zažívají obnovu povrchu kvůli způsobu, jakým kryovulkanismus způsobuje, že se kapalná voda dostává na povrch (kde znovu zamrzne), přítomnost podpovrchového ledu by způsobila vyhlazení částí povrchu Vesty. přesčas. To by nakonec vedlo k nerovnému terénu, kterého byla Palmer a její kolegové svědky.
Planetoida Vesta, kterou zkoumala sonda Dawn mezi červencem 2011 a zářím 2012. Kredit: NASA
Tuto teorii podporují velké koncentrace vodíku, které byly detekovány na hladších terénech, které měří stovky kilometrů čtverečních. Je to také v souladu s geomorfologickými důkazy získanými z Rámovací kamera Dawn snímky, které vykazovaly známky přechodného proudění vody přes povrch Vesta. Tato studie také odporovala některým dříve drženým předpokladům o Vestě.
Jak poznamenal Palmer, mohlo by to mít také důsledky, pokud jde o naše chápání historie a vývoje Sluneční soustavy:
„Očekávalo se, že asteroid Vesta již dávno vyčerpá veškerý obsah vody prostřednictvím globálního tání, diferenciace a rozsáhlého zahradničení regolitu dopady menších těles. Naše zjištění však podporují myšlenku, že na Vestě mohl existovat pohřbený led, což je vzrušující vyhlídka, protože Vesta je protoplaneta, která představuje ranou fázi formování planety. Čím více se dozvíme o tom, kde ve Sluneční soustavě existuje vodní led, tím lépe porozumíme tomu, jak byla voda dodávána na Zemi a jak moc bylo vnitřní nitro Země v raných fázích jejího formování.
Tato práce byla sponzorována NASA Planetární geologie a geofyzika program, úsilí založené na JPL, které se zaměřuje na podporu výzkumu planet podobných pozemským a hlavních satelitů ve Sluneční soustavě. Práce byla provedena také s pomocí USC Viterbi School of Engineering jako součást pokračujícího úsilí o zlepšení radarového a mikrovlnného zobrazování za účelem lokalizace podpovrchových zdrojů vody na planetách a jiných tělesech.
Další čtení: USC , Příroda komunikace