Pada tahun 2011, NASA Subuh kapal angkasa mendirikan orbit di sekitar asteroid besar (aka planetoid) yang dikenali sebagai Vesta. Selama 14 bulan ke depan, siasatan melakukan kajian terperinci mengenai permukaan Vesta dengan rangkaian instrumen saintifiknya. Penemuan ini banyak mengungkap sejarah planetoid, ciri permukaannya, dan strukturnya - yang dipercayai dibezakan, seperti planet berbatu.
Di samping itu, penyelidikan mengumpulkan maklumat penting mengenai kandungan ais Vesta. Setelah menghabiskan tiga tahun terakhir untuk menyaring data siasatan, sekumpulan saintis telah menghasilkan kajian baru yang menunjukkan kemungkinan es bawah permukaan. Penemuan ini boleh memberi implikasi ketika kita memahami bagaimana badan Suria terbentuk dan bagaimana air secara historis diangkut ke seluruh Sistem Suria.
Kajian mereka, berjudul "Orbital Bistatic Radar Observations of Asteroid Vesta by the Dawn Mission", baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Komunikasi Alam. Diketuai oleh Elizabeth Palmer, seorang pelajar siswazah dari Universiti Michigan Barat, pasukan itu bergantung pada data yang diperoleh oleh antena komunikasi di atas kapal angkasa Dawn untuk melakukan pemerhatian radar bistatik orbit (BSR) pertama Vesta.
Antena ini - Antena Telekomunikasi Gain Tinggi (HGA) - menghantar gelombang radio jalur X semasa orbit Vesta ke antena Jaringan Angkasa Dalam (DSN) di Bumi. Semasa sebahagian besar misi, orbit Dawn dirancang untuk memastikan bahawa HGA berada dalam jarak pandang dengan stesen darat di Bumi. Namun, semasa ghaib - ketika siasatan melewati Vesta selama 5 hingga 33 minit pada satu masa - siasatan berada di luar garis pandang ini.
Walaupun begitu, antena terus mengirimkan data telemetri, yang menyebabkan gelombang radar yang dipancarkan HGA terpantul dari permukaan Vesta. Teknik ini, yang dikenali sebagai pemerhatian radar bistatik (BSR) telah digunakan pada masa lalu untuk mengkaji permukaan badan-badan terestrial seperti Mercury, Venus, the Moon, Mars, Saturn's moon Titan, dan komet 67P / CG.
Tetapi seperti yang dijelaskan oleh Palmer, menggunakan teknik ini untuk mempelajari badan seperti Vesta adalah yang pertama bagi para astronom:
"Ini adalah pertama kalinya percubaan radar bistatik dilakukan di orbit di sekitar badan kecil, jadi ini membawa beberapa cabaran unik dibandingkan dengan eksperimen yang sama dilakukan di badan besar seperti Bulan atau Marikh. Sebagai contoh, kerana medan graviti di sekitar Vesta jauh lebih lemah daripada Mars, kapal angkasa Dawn tidak perlu mengorbit pada kelajuan yang sangat tinggi untuk mempertahankan jaraknya dari permukaan. Kelajuan orbit kapal angkasa menjadi penting, bagaimanapun, kerana semakin cepat orbit, semakin banyak frekuensi 'gema permukaan' berubah (Doppler bergeser) dibandingkan dengan frekuensi 'isyarat langsung' (yang merupakan isyarat radio yang tidak terganggu yang bergerak secara langsung dari HGA Dawn ke antena Rangkaian Angkasa Dalam Bumi tanpa meragut permukaan Vesta). Para penyelidik dapat mengetahui perbezaan antara 'permukaan gema' dan 'isyarat langsung' dengan perbezaan frekuensi mereka-jadi dengan kelajuan orbit Dawn yang lebih perlahan di sekitar Vesta, perbezaan frekuensi ini sangat kecil, dan memerlukan lebih banyak masa untuk kami memproses data BSR dan mengasingkan 'gema permukaan' untuk mengukur kekuatannya. "
Dengan mengkaji gelombang BSR yang dipantulkan, Palmer dan pasukannya dapat memperoleh maklumat berharga dari permukaan Vesta. Dari ini, mereka melihat perbezaan ketara dalam reflektifitas radar permukaan. Tetapi tidak seperti Bulan, variasi kekasaran permukaan ini tidak dapat dijelaskan dengan kawah saja dan kemungkinan disebabkan oleh adanya permukaan tanah. Seperti yang dijelaskan oleh Palmer:
"Kami mendapati bahawa ini adalah hasil perbezaan kekasaran permukaan pada skala beberapa inci. Gema permukaan yang lebih kuat menunjukkan permukaan yang lebih halus, sementara gema permukaan yang lebih lemah telah memantul dari permukaan yang lebih kasar. Ketika kami membandingkan peta kekasaran permukaan Vesta kami dengan peta kepekatan hidrogen bawah permukaan — yang diukur oleh para saintis Dawn menggunakan Gamma Ray dan Neutron Detector (GRaND) pada kapal angkasa — kami mendapati bahawa kawasan yang lebih halus luas tumpang tindih yang juga mempunyai hidrogen yang tinggi tumpuan! "
Pada akhirnya, Palmer dan rakan-rakannya menyimpulkan bahawa kehadiran ais terkubur (masa lalu dan / atau sekarang) di Vesta bertanggungjawab untuk bahagian permukaannya lebih halus daripada yang lain. Pada asasnya, setiap kali kesan berlaku di permukaan, ia memindahkan banyak tenaga ke permukaan bawah. Sekiranya ais terkubur ada di sana, ia akan dicairkan oleh peristiwa hentaman, mengalir ke permukaan sepanjang patah yang dihasilkan kesan, dan kemudian membeku di tempatnya.
Sama seperti bulan seperti Europa, Ganymede dan Titania mengalami pembaharuan permukaan kerana cara cryovolcanism menyebabkan air cair sampai ke permukaan (di mana ia membeku), kehadiran es bawah permukaan akan menyebabkan bahagian permukaan Vesta 'dilicinkan lebih masa. Ini akhirnya akan membawa kepada jenis kawasan yang tidak rata yang disaksikan oleh Palmer dan rakan-rakannya.
Teori ini disokong oleh kepekatan hidrogen yang besar yang dikesan di atas daratan yang lebih halus yang berukuran beratus-ratus kilometer persegi. Ini juga selaras dengan bukti geomorfologi yang diperoleh dari gambar Kamera Pembingkaian Dawn, yang menunjukkan tanda-tanda aliran air sementara di permukaan Vesta. Kajian ini juga bertentangan dengan beberapa andaian yang berlaku sebelum ini mengenai Vesta.
Seperti yang dinyatakan oleh Palmer, ini juga dapat memberi implikasi sejauh mana pemahaman kita mengenai sejarah dan evolusi Sistem Suria:
"Asteroid Vesta diharapkan telah menghabiskan kandungan airnya sejak lama melalui pencairan global, pembezaan, dan berkebun regolith yang luas oleh benturan dari badan yang lebih kecil. Walau bagaimanapun, penemuan kami menyokong idea bahawa es terkubur mungkin ada di Vesta, yang merupakan prospek yang menarik kerana Vesta adalah protoplanet yang mewakili tahap awal pembentukan planet. Semakin banyak yang kita pelajari di mana air-ais ada di seluruh Sistem Suria, semakin baik kita akan memahami bagaimana air dihantar ke Bumi, dan berapa banyak yang intrinsik ke pedalaman Bumi pada peringkat awal pembentukannya. "
Karya ini ditaja oleh program Planet Geologi dan Geofizik NASA, usaha berasaskan JPL yang memfokuskan pada pengembangan penyelidikan planet-planet mirip darat dan satelit utama di Sistem Suria. Kerja ini juga dilakukan dengan bantuan Viterbi School of Engineering USC sebagai sebahagian daripada usaha berterusan untuk meningkatkan pencitraan radar dan gelombang mikro untuk mencari sumber air bawah permukaan di planet dan badan lain.
