Leta 2011 je Nasina Zora vesoljska plovila so vzpostavila orbito okoli velikega asteroida (aka. planetoid), znanega kot Vesta. V naslednjih 14 mesecih je sonda izvedla podrobne študije površine Veste z zbirko znanstvenih instrumentov. Te ugotovitve so pokazale veliko o zgodovini planetoida, njegovih površinskih značilnostih in njegovi strukturi - za katero se verjame, da je različna, kot skalnati planeti.
Poleg tega je sonda zbirala pomembne informacije o ledeni vsebini Vesta. Potem ko so zadnja tri leta presijali podatke sonde, je skupina znanstvenikov pripravila novo študijo, ki nakazuje možnost podzemnega ledu. Te ugotovitve bi lahko imele posledice, ko gre za naše razumevanje, kako so nastajala sončna telesa in kako se je voda zgodovinsko prevažala skozi Osončje.
Njihova študija z naslovom "Orbitalna bistatska radarska opazovanja asteroida Vesta s pomočjo misije zore" je bila nedavno objavljena v znanstveni reviji Narava komunikacije. Pod vodstvom Elizabeth Palmer, študentke univerze Western Michigan, se je ekipa za izvajanje prvega orbitalnega bistatičnega radarja (BSR) opazovanja Veste zanašala na podatke, ki jih je pridobila komunikacijska antena na vesoljskem plovilu Dawn.
Ta antena - visokozmogljiva telekomunikacijska antena (HGA) - je oddajala radijske valove X-pasov med svojo orbito Veste na anteno Deep Space Network (DSN) na Zemlji. Med večino misije je bila Dawnova orbita zasnovana tako, da je bila HGA v vidnem položaju s zemeljskimi postajami na Zemlji. Vendar pa je med okultacijami - ko je sonda zaostajala za 5 do 33 minut hkrati - sonda izpustila to vidno polje.
Kljub temu je antena nenehno oddajala telemetrične podatke, zaradi česar so se radarski valovi, ki jih prenaša HGA, odsevali od površine Veste. Ta tehnika, znana kot opazovanja bistatičnega radarja (BSR), je bila v preteklosti uporabljena za preučevanje površin zemeljskih teles, kot so Merkur, Venera, Luna, Mars, Saturnov Luna Titan in komet 67P / CG.
A kot je pojasnil Palmer, je bila uporaba te tehnike za raziskovanje telesa, kot je Vesta, prva za astronome:
"To je prvič, da je bil v orbiti okoli majhnega telesa izveden bistatični radarski eksperiment, tako da je to prineslo več edinstvenih izzivov v primerjavi z istim eksperimentom na velikih telesih, kot sta Luna ali Mars. Na primer, ker je gravitacijsko polje okoli Veste veliko šibkejše od Marsa, vesoljski ladji Dawn ni treba krožiti z zelo veliko hitrostjo, da bi ohranil svojo oddaljenost od površine. Orbitalna hitrost vesoljskega plovila postane pomembna, ker hitrejša je orbita, bolj se spremeni frekvenca "površinskega odmeva" (Dopplerjev premik) v primerjavi s frekvenco "direktnega signala" (ki je neoviran radijski signal ki potuje neposredno od Dawn-ove HGA do antene Zemlje v globoko vesoljsko mrežo, ne da bi se pasela površina Veste). Raziskovalci lahko ugotovijo razliko med "površinskim odmevom" in "neposrednim signalom" glede na njihovo frekvenčno razliko - zato je bila z Dawnovo počasnejšo orbitalno hitrostjo okoli Veste ta frekvenčna razlika zelo majhna in je za obdelavo BSR podatkov potrebovala več časa. in izolirati "površinske odmeve", da merimo svojo moč. "
S preučevanjem odsevanih BSR valov je Palmer in njena ekipa lahko pridobila dragocene informacije s površine Veste. Iz tega so opazili pomembne razlike v površinski radarski odbojnosti. Toda za razliko od Lune teh sprememb v površinski hrapavosti ni bilo mogoče razložiti samo s kraterjem in so verjetno nastale zaradi obstoja tal-ledu. Kot je pojasnil Palmer:
"Ugotovili smo, da je to posledica razlik v hrapavosti površine v lestvici nekaj centimetrov. Močnejši površinski odmevi kažejo na gladkejše površine, medtem ko so šibkejši površinski odmevi odbijali bolj grobe površine. Ko smo primerjali zemljevid površinske hrapavosti Veste z zemljevidom podzemnih koncentracij vodika - ki so jih znanstveniki Dawn izmerili z vesoljskim plovilom Gamma Ray in Neutron detektor (GRaND) - smo ugotovili, da obsežna gladka območja prekrivajo področja, ki so tudi povečala vodik koncentracije! "
Na koncu sta Palmer in njeni sodelavci ugotovili, da je prisotnost zakopanega ledu (preteklega in / ali sedanjega) na Vesti odgovorna za to, da so deli površine gladkejši od drugih. V bistvu je kadar koli na površini udaril veliko energije v podzemlje. Če bi bil tam prisoten pokopan led, bi se ta z udarnim dogodkom stopil, pritekel na površino vzdolž zlomov, ki jih povzročajo udarci, in nato zamrznil na mestu.
Tako kot luna, Europa, Ganymede in Titanija doživljajo obnovo površja, ker kriovolkanizem povzroči, da tekoča voda pride na površje (kjer se znova zmrzne), prisotnost podzemnega ledu bi povzročila, da se deli površine Veste zgladijo čez čas. To bi na koncu vodilo do neravnega terena, ki so mu bili priča Palmer in njeni kolegi.
To teorijo podpirajo velike koncentracije vodika, ki so jih zaznali na bolj gladkih terenih, ki merijo na stotine kvadratnih kilometrov. Skladno je tudi z geomorfološkimi dokazi, pridobljenimi na slikah Dawn Framing Camera, ki kažejo znake prehodnega pretoka vode po površini Veste. Ta študija je nasprotovala tudi nekaterim predhodno domnevam o Vesti.
Kot je poudaril Palmer, bi to lahko imelo tudi posledice, kar zadeva naše razumevanje zgodovine in razvoja Osončja:
»Pričakovano je bilo, da bo asteroid Vesta že zdavnaj zmanjšal vsebnost vode z globalnim taljenjem, diferenciacijo in obsežnim vrtnarjenjem regolita zaradi udarcev manjših teles. Vendar pa naše ugotovitve podpirajo idejo, da je pokopan led morda obstajal na Vesti, kar je vznemirljiva perspektiva, saj je Vesta protoplanet, ki predstavlja zgodnjo fazo oblikovanja planeta. Več ko bomo izvedeli o tem, kje v celotnem Osončju obstaja vodni led, bolje bomo razumeli, kako je bila voda dovedena na Zemljo in koliko je bilo lastnega v notranjosti Zemlje v zgodnjih fazah njenega nastanka. "
To delo je sponzoriral NASA-in program Planetarna geologija in geofizika, ki temelji na projektu JPL, ki se osredotoča na pospeševanje raziskovanja zemeljskih podobnih planetov in večjih satelitov v Osončju. Delo je potekalo tudi s pomočjo ameriške inženirske šole v Viterbiju kot del nenehnih prizadevanj za izboljšanje radarskega in mikrovalovnega slikanja za iskanje podzemnih virov vode na planetih in drugih telesih.
