2011. gadā NASA Rītausma kosmosa kuģis izveidoja orbītu ap lielo asteroīdu (pazīstams arī kā planetoīds), kas pazīstams kā Vesta. Nākamo 14 mēnešu laikā zonde veica detalizētus Vesta virsmas pētījumus ar tās zinātnisko instrumentu komplektu. Šie atklājumi daudz atklāja planētas plaknes vēsturi, tās virsmas pazīmes un struktūru - kas, domājams, ir atšķirīga, piemēram, klinšainās planētas.
Turklāt zonde vāca būtisku informāciju par Vesta ledus saturu. Pēc tam, kad pēdējos trīs gadus ir bijis nepieciešams izsijāt zondes datus, zinātnieku komanda ir sagatavojusi jaunu pētījumu, kas norāda uz virszemes ledus iespējamību. Šiem atradumiem varētu būt ietekme uz mūsu izpratni par to, kā veidojās Saules ķermeņi un kā ūdens vēsturiski tika pārvadāts visā Saules sistēmā.
Viņu pētījums ar nosaukumu “Orbitāli bistatiski radara novērojumi asteroīdam Vesta, ko veica Rītausmas misija” nesen tika publicēts zinātniskajā žurnālā Dabas sakari. Rietumu Mičiganas universitātes absolventes Elizabetes Palmers vadībā komanda paļāvās uz datiem, ko ieguva sakaru antena uz kosmosa kuģa Dawn, lai veiktu pirmo orbitālo bistatisko radaru (BSR) Vesta novērošanu.
Šī antena - High-Gain telekomunikāciju antena (HGA) - savas Vesta orbītas laikā X-band radioviļņus pārraidīja uz Deep Space Network (DSN) antenu uz Zemes. Misijas lielākās daļas laikā Rītausmas orbīta tika veidota tā, lai nodrošinātu, ka HGA ir redzamības līnijā ar zemes stacijām uz Zemes. Tomēr okulāciju laikā - kad zonde vienlaikus gāja aiz Vesta 5 līdz 33 minūtes vienlaikus - zonde atradās ārpus šīs redzamības līnijas.
Neskatoties uz to, antena nepārtraukti pārraidīja telemetrijas datus, kas HGA pārraidīto radaru viļņus atstaroja no Vesta virsmas. Šis paņēmiens, kas pazīstams kā bistatisko radaru (BSR) novērojumi, iepriekš tika izmantots, lai pētītu tādu sauszemes ķermeņu virsmas kā Merkūrs, Venera, Mēness, Marss, Saturna mēness Titāns un komēta 67P / CG.
Bet kā paskaidroja Palmers, astronomu pirmais izmantoja šo paņēmienu, lai izpētītu tādu ķermeni kā Vesta:
“Šī ir pirmā reize, kad orbītā ap mazu ķermeni tika veikts bistatisks radara eksperiments, tāpēc tas radīja vairākus unikālus izaicinājumus, salīdzinot ar to pašu eksperimentu, ko veic lielos ķermeņos, piemēram, Mēness vai Marss. Piemēram, tā kā gravitācijas lauks ap Vesta ir daudz vājāks nekā Marss, Dawn kosmosa kuģim nav jā orbītā ar ļoti lielu ātrumu, lai saglabātu tā attālumu no virsmas. Kosmosa kuģa orbitālais ātrums tomēr kļūst svarīgs, jo, jo ātrāk orbīta, jo vairāk mainās 'virsmas atbalss' frekvence (Doplers tiek mainīts), salīdzinot ar 'tiešā signāla' (kas ir netraucēts radio signāls) frekvenci. kas pārvietojas tieši no Rītausmas HGA uz Zemes dziļā kosmosa tīkla antenām, ganot Vesta virsmu). Pētnieki var pateikt atšķirību starp “virsmas atbalsi” un “tiešo signālu” pēc to frekvences atšķirības - tā kā ar Rītausmas lēnāko orbitālo ātrumu ap Vesta šī frekvences atšķirība bija ļoti maza, un BSR datu apstrādei mums bija nepieciešams vairāk laika. un izolē “virsmas atbalsis”, lai izmērītu to stiprumu. ”
Pētot atspoguļotos BJR viļņus, Palmera un viņas komanda spēja iegūt vērtīgu informāciju no Vesta virsmas. No tā viņi novēroja būtiskas atšķirības virsmas radaru atstarojumā. Bet atšķirībā no Mēness, šīs virsmas raupjuma variācijas nebija izskaidrojamas tikai ar krāteru, un tas, iespējams, bija saistīts ar zemes ledus esamību. Kā skaidroja Palmers:
“Mēs noskaidrojām, ka tas bija dažādu raupjuma atšķirību rezultāts dažu collu mērogā. Spēcīgākas virsmas atbalsis norāda uz gludākām virsmām, savukārt vājākas virsmas atbalsis ir atlecis no nelīdzenākām virsmām. Salīdzinot mūsu Vesta virsmas raupjuma karti ar virszemes ūdeņraža koncentrācijas karti, kuru Dawn zinātnieki izmērīja, izmantojot kosmosa kuģī Gamma Ray un Neutron Detector (GRaND), mēs atklājām, ka plaši gludāki apgabali pārklājās ar apgabaliem, kas arī paaugstināja ūdeņradi. koncentrācijas! ”
Noslēgumā Palmera un viņas kolēģi secināja, ka aprakta ledus (pagātnes un / vai tagadnes) klātbūtne Vestā bija par iemeslu tam, ka virsmas daļas bija gludākas nekā citas. Būtībā ikreiz, kad trieciens notika uz virsmas, tas ļoti daudz enerģijas nodeva zemes virsmai. Ja tur atrastos aprakts ledus, tas tiktu izkusis trieciena gadījumā, plūst uz virsmas pa trieciena radītiem lūzumiem un pēc tam sasaltu vietā.
Tieši tāpat kā mēness, piemēram, Europa, Ganymede un Titania, piedzīvo virsmas atjaunošanos, jo kriovolkanisms izraisa šķidra ūdens nokļūšanu virsmā (kur tas atdziest), zemūdens ledus klātbūtne Vesta virsmas daļas izlīdzina. laika gaitā. Tas galu galā novestu pie tāda nevienmērīga reljefa, par ko liecināja Palmera un viņas kolēģi.
Šo teoriju atbalsta lielās ūdeņraža koncentrācijas, kas tika atklātas vienmērīgākajos reljefos, kuri mēra simtiem kvadrātkilometru. Tas arī saskan ar ģeomorfoloģiskajiem pierādījumiem, kas iegūti no Rītausmas kadrēšanas kameras attēliem, kas liecināja par pārejošas ūdens plūsmas pazīmēm virs Vesta virsmas. Šis pētījums arī bija pretrunā dažiem iepriekš pieņemtajiem pieņēmumiem par Vesta.
Kā atzīmēja Palmers, tam varētu būt ietekme arī uz mūsu izpratni par Saules sistēmas vēsturi un attīstību:
“Paredzams, ka asteroīds Vesta jau sen bija noplicinājis jebkādu ūdens saturu, pateicoties globālai kausēšanai, diferenciācijai un plaša dārza dārza veidošanai regolīta veidā, ko izraisīja mazāki ķermeņi. Tomēr mūsu atklājumi atbalsta ideju, ka Vesta varētu būt bijis aprakts ledus, kas ir aizraujošs izredzes, jo Vesta ir protoplaneta, kas pārstāv agrīnu planētas veidošanās posmu. Jo vairāk mēs uzzināsim par to, kur visā Saules sistēmā pastāv ūdens ledus, jo labāk mēs sapratīsim, kā ūdens tika piegādāts uz Zemi un cik daudz tas bija raksturīgs Zemes iekšienei tā veidošanās agrīnajā posmā. ”
Šo darbu sponsorēja NASA Planētu ģeoloģijas un ģeofizikas programma - uz JPL balstīti centieni, kas vērsti uz sauszemes līdzīgu planētu un galveno satelītu izpētes veicināšanu Saules sistēmā. Darbs tika veikts arī ar USC Viterbi inženierzinātņu skolas palīdzību kā daļu no pastāvīgajiem centieniem uzlabot radaru un mikroviļņu attēlveidošanu, lai noteiktu planētas un citu ķermeņu virszemes ūdens avotus.
