Năm 2011, NASA từ xa Bình minh tàu vũ trụ được thiết lập quỹ đạo xung quanh tiểu hành tinh lớn (hay còn gọi là hành tinh) được gọi là Vesta. Trong suốt 14 tháng tiếp theo, tàu thăm dò đã tiến hành các nghiên cứu chi tiết về bề mặt Vesta, với bộ dụng cụ khoa học. Những phát hiện này đã tiết lộ nhiều về lịch sử hành tinh, các đặc điểm bề mặt và cấu trúc của nó - được cho là khác biệt, giống như các hành tinh đá.
Ngoài ra, tàu thăm dò đã thu thập thông tin quan trọng về nội dung băng Vesta dục. Sau khi trải qua ba năm qua sàng lọc dữ liệu của tàu thăm dò, một nhóm các nhà khoa học đã tạo ra một nghiên cứu mới chỉ ra khả năng băng chìm. Những phát hiện này có thể có ý nghĩa khi chúng ta hiểu về cách các vật thể Mặt trời hình thành và cách nước được vận chuyển trong Hệ mặt trời trong lịch sử.
Nghiên cứu của họ, có tiêu đề Quan sát radar quỹ đạo quan sát của tiểu hành tinh Vesta của Dawn Mission, gần đây đã được công bố trên tạp chí khoa học Truyền thông tự nhiên. Được dẫn dắt bởi Elizabeth Palmer, một sinh viên tốt nghiệp từ Đại học Western Michigan, nhóm nghiên cứu đã dựa vào dữ liệu thu được từ ăng ten liên lạc trên tàu vũ trụ Dawn để thực hiện quan sát radar bistatic (BSR) đầu tiên của Vesta.
Ăng-ten này - Ăng-ten viễn thông có độ lợi cao (HGA) - đã truyền sóng vô tuyến băng tần X trong quỹ đạo Vesta của nó tới ăng-ten Mạng không gian sâu (DSN) trên Trái đất. Trong phần lớn nhiệm vụ, quỹ đạo Dawn Dawn được thiết kế để đảm bảo rằng HGA nằm trong tầm ngắm với các trạm mặt đất trên Trái đất. Tuy nhiên, trong những lần huyền bí - khi đầu dò vượt qua Vesta trong 5 đến 33 phút một lần - đầu dò đã ra khỏi tầm nhìn này.
Tuy nhiên, ăng-ten liên tục truyền dữ liệu từ xa, khiến sóng radar truyền qua HGA bị phản xạ khỏi bề mặt Vesta. Kỹ thuật này, được gọi là quan sát radar bistatic (BSR) trong quá khứ đã được sử dụng để nghiên cứu bề mặt của các vật thể trên mặt đất như Sao Thủy, Sao Kim, Mặt Trăng, Sao Hỏa, Mặt trăng Titan Saturn và sao chổi 67P / CG.
Nhưng như Palmer giải thích, sử dụng kỹ thuật này để nghiên cứu một cơ thể như Vesta là lần đầu tiên đối với các nhà thiên văn học:
Đây là lần đầu tiên một thí nghiệm radar bistatic được thực hiện trên quỹ đạo quanh một cơ thể nhỏ, do đó, điều này mang lại một số thách thức độc đáo so với thí nghiệm tương tự được thực hiện ở các vật thể lớn như Mặt trăng hoặc Sao Hỏa. Ví dụ, do trường trọng lực xung quanh Vesta yếu hơn nhiều so với sao Hỏa, tàu vũ trụ Dawn không phải quay với tốc độ rất cao để duy trì khoảng cách với bề mặt. Tuy nhiên, tốc độ quỹ đạo của tàu vũ trụ trở nên quan trọng, bởi vì quỹ đạo càng nhanh, tần số của 'tiếng vang bề mặt' càng bị thay đổi (dịch chuyển Doppler) so với tần số của 'tín hiệu trực tiếp' (là tín hiệu vô tuyến không bị cản trở di chuyển trực tiếp từ HGA của Dawn đến ăng ten Mạng không gian sâu của Trái đất mà không sượt qua bề mặt của Vesta). Các nhà nghiên cứu có thể cho biết sự khác biệt giữa 'tiếng vang bề mặt' và 'tín hiệu trực tiếp' bằng sự khác biệt về tần số của họ, do đó, với tốc độ quỹ đạo chậm hơn của Dawn quanh Vesta, sự khác biệt tần số này rất nhỏ và cần thêm thời gian để chúng tôi xử lý dữ liệu BSR và cô lập 'tiếng vang bề mặt' để đo sức mạnh của họ.
Bằng cách nghiên cứu các sóng BSR được phản ánh, Palmer và nhóm của cô đã có thể thu được thông tin có giá trị từ bề mặt Vesta. Từ đó, họ quan sát thấy sự khác biệt đáng kể về độ phản xạ radar bề mặt. Nhưng không giống như Mặt trăng, những biến thể về độ nhám bề mặt không thể giải thích được bằng cách tạo ra một mình và có khả năng là do sự tồn tại của băng mặt đất. Như Palmer đã giải thích:
Chúng tôi thấy rằng đây là kết quả của sự khác biệt về độ nhám của bề mặt ở quy mô vài inch. Tiếng vang bề mặt mạnh hơn cho thấy các bề mặt mịn hơn, trong khi tiếng vang bề mặt yếu hơn đã bật ra khỏi bề mặt cứng hơn. Khi chúng tôi so sánh bản đồ Vesta độ nhám bề mặt của chúng tôi với bản đồ nồng độ hydro dưới bề mặt, được đo bởi các nhà khoa học Dawn sử dụng Máy dò Gamma Ray và neutron (GRaND) trên tàu vũ trụ, chúng tôi thấy rằng các khu vực mịn hơn chồng lên các khu vực cũng tăng cường hydro nồng độ!
Cuối cùng, Palmer và các đồng nghiệp của cô đã kết luận rằng sự hiện diện của băng chôn (quá khứ và / hoặc hiện tại) trên Vesta chịu trách nhiệm cho các phần của bề mặt mịn hơn các phần khác. Về cơ bản, bất cứ khi nào một tác động xảy ra trên bề mặt, nó đã truyền một lượng lớn năng lượng cho lớp dưới bề mặt. Nếu băng chôn có mặt ở đó, nó sẽ bị tan chảy bởi sự kiện va chạm, chảy xuống bề mặt dọc theo các vết nứt do va chạm tạo ra, và sau đó đóng băng tại chỗ.
Cũng giống như cách mà mặt trăng như Europa, Ganymede và Titania trải qua quá trình đổi mới bề mặt vì cách mà cryovolcanism làm cho nước lỏng chạm tới bề mặt (nơi nó đóng băng), sự hiện diện của băng dưới bề mặt sẽ làm cho các phần của bề mặt Vesta bị bong ra tăng ca. Điều này cuối cùng sẽ dẫn đến các loại địa hình không bằng phẳng mà Palmer và các đồng nghiệp của cô đã chứng kiến.
Lý thuyết này được hỗ trợ bởi nồng độ hydro lớn được phát hiện trên các địa hình mịn hơn có diện tích hàng trăm km2. Nó cũng phù hợp với bằng chứng địa mạo thu được từ hình ảnh Dawn Framing Camera, cho thấy dấu hiệu của dòng nước thoáng qua trên bề mặt Vesta. Nghiên cứu này cũng mâu thuẫn với một số giả định được tổ chức trước đây về Vesta.
Như Palmer lưu ý, điều này cũng có thể có ý nghĩa theo như sự hiểu biết của chúng ta về lịch sử và sự phát triển của Hệ Mặt Trời có liên quan:
Vest Asteroid Vesta dự kiến sẽ làm cạn kiệt bất kỳ hàm lượng nước nào từ lâu thông qua sự tan chảy toàn cầu, sự khác biệt hóa và làm vườn regolith rộng lớn do tác động từ các cơ thể nhỏ hơn. Tuy nhiên, những phát hiện của chúng tôi ủng hộ ý tưởng rằng băng chôn có thể đã tồn tại trên Vesta, đây là một triển vọng thú vị vì Vesta là một hành tinh đại diện cho giai đoạn đầu hình thành một hành tinh. Chúng ta càng tìm hiểu về nơi băng nước tồn tại trong Hệ Mặt trời, chúng ta sẽ càng hiểu rõ hơn về việc nước được đưa đến Trái đất như thế nào và nội tại của Trái đất trong giai đoạn đầu hình thành.
Công trình này được tài trợ bởi chương trình Địa chất và Địa vật lý của NASA, một nỗ lực dựa trên JPL tập trung vào việc thúc đẩy nghiên cứu các hành tinh giống như mặt đất và các vệ tinh chính trong Hệ Mặt trời. Công việc cũng được thực hiện với sự hỗ trợ của Trường Kỹ thuật USC V Vbibi như một phần trong nỗ lực không ngừng nhằm cải thiện hình ảnh radar và vi sóng để xác định nguồn nước dưới mặt đất trên các hành tinh và các vật thể khác.
