Pada 2011, NASA Fajar pesawat ruang angkasa membentuk orbit di sekitar asteroid besar (alias. planetoid) yang dikenal sebagai Vesta. Selama 14 bulan ke depan, penyelidikan melakukan studi terperinci tentang permukaan Vesta dengan rangkaian instrumen ilmiahnya. Temuan ini mengungkapkan banyak tentang sejarah planetoid, fitur permukaannya, dan strukturnya - yang diyakini dapat dibedakan, seperti planet berbatu.
Selain itu, penyelidikan mengumpulkan informasi penting tentang kandungan es Vesta. Setelah menghabiskan tiga tahun terakhir memilah-milah data penyelidikan, tim ilmuwan telah menghasilkan studi baru yang menunjukkan kemungkinan es di bawah permukaan. Temuan ini dapat memiliki implikasi ketika datang ke pemahaman kita tentang bagaimana benda-benda Matahari terbentuk dan bagaimana air secara historis diangkut ke seluruh Tata Surya.
Studi mereka, berjudul "Pengamatan Radar Orbital Orbital Vesta oleh Misi Dawn", baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal ilmiah Komunikasi Alam. Dipimpin oleh Elizabeth Palmer, seorang mahasiswa pascasarjana dari Western Michigan University, tim mengandalkan data yang diperoleh oleh antena komunikasi di pesawat ruang angkasa Dawn untuk melakukan pengamatan radar bistatik orbital (BSR) orbital pertama (BSR) pengamatan Vesta.
Antena ini - Antena telekomunikasi High-Gain (HGA) - mentransmisikan gelombang radio X-band selama mengorbit Vesta ke antena Deep Space Network (DSN) di Bumi. Selama sebagian besar misi, orbit Dawn dirancang untuk memastikan bahwa HGA sejalan dengan stasiun darat di Bumi. Namun, selama okultasi - ketika probe melewati belakang Vesta selama 5 hingga 33 menit pada suatu waktu - probe keluar dari garis pandang ini.
Namun demikian, antena terus mengirimkan data telemetri, yang menyebabkan gelombang radar yang ditransmisikan HGA terpantul dari permukaan Vesta. Teknik ini, yang dikenal sebagai pengamatan bistatic radar (BSR) telah digunakan di masa lalu untuk mempelajari permukaan benda-benda darat seperti Merkurius, Venus, Bulan, Mars, Titan bulan Saturnus, dan komet 67P / CG.
Tetapi seperti yang dijelaskan Palmer, menggunakan teknik ini untuk mempelajari tubuh seperti Vesta adalah yang pertama bagi para astronom:
“Ini adalah pertama kalinya eksperimen radar bistatik dilakukan di orbit di sekitar benda kecil, jadi ini membawa beberapa tantangan unik dibandingkan dengan eksperimen yang sama yang dilakukan pada benda besar seperti Bulan atau Mars. Misalnya, karena medan gravitasi di sekitar Vesta jauh lebih lemah daripada Mars, pesawat ruang angkasa Dawn tidak harus mengorbit dengan kecepatan yang sangat tinggi untuk menjaga jaraknya dari permukaan. Kecepatan orbital pesawat ruang angkasa menjadi penting, karena semakin cepat orbit, semakin banyak frekuensi 'gema permukaan' berubah (Doppler bergeser) dibandingkan dengan frekuensi 'sinyal langsung' (yang merupakan sinyal radio tanpa hambatan). yang bergerak langsung dari HGA Dawn ke antena Deep Space Network Bumi tanpa menyentuh permukaan Vesta). Para peneliti dapat mengetahui perbedaan antara 'gema permukaan' dan 'sinyal langsung' dengan perbedaan frekuensi mereka - jadi dengan kecepatan orbital Dawn yang lebih lambat di sekitar Vesta, perbedaan frekuensi ini sangat kecil, dan memerlukan lebih banyak waktu bagi kami untuk memproses data BSR dan mengisolasi 'gema permukaan' untuk mengukur kekuatan mereka. "
Dengan mempelajari gelombang BSR yang dipantulkan, Palmer dan timnya dapat memperoleh informasi berharga dari permukaan Vesta. Dari ini, mereka mengamati perbedaan signifikan dalam reflektivitas radar permukaan. Tetapi tidak seperti Bulan, variasi dalam kekasaran permukaan ini tidak dapat dijelaskan dengan kawah saja dan kemungkinan karena keberadaan es tanah. Seperti yang dijelaskan Palmer:
“Kami menemukan bahwa ini adalah hasil dari perbedaan dalam kekasaran permukaan pada skala beberapa inci. Gema permukaan yang lebih kuat menunjukkan permukaan yang lebih halus, sementara gema permukaan yang lebih lemah memantul dari permukaan yang lebih kasar. Ketika kami membandingkan peta kekasaran permukaan Vesta dengan peta konsentrasi hidrogen di bawah permukaan — yang diukur oleh para ilmuwan Dawn menggunakan Gamma Ray dan Neutron Detector (GRaND) di pesawat ruang angkasa — kami menemukan bahwa area luas yang lebih halus tumpang tindih dengan area yang juga memiliki hidrogen tinggi. konsentrasi! "
Pada akhirnya, Palmer dan rekan-rekannya menyimpulkan bahwa keberadaan es yang terkubur (dulu dan / atau sekarang) di Vesta bertanggung jawab atas bagian permukaan yang lebih halus daripada yang lain. Pada dasarnya, setiap kali dampak terjadi di permukaan, itu mentransfer banyak energi ke bawah permukaan. Jika es terkubur hadir di sana, itu akan meleleh oleh peristiwa tumbukan, mengalir ke permukaan sepanjang fraktur yang dihasilkan dampak, dan kemudian membeku di tempat.
Sama seperti bulan seperti Europa, Ganymede dan Titania mengalami pembaharuan permukaan karena cara cryovolcanism menyebabkan air cair mencapai permukaan (tempat refreeze), kehadiran es di bawah permukaan akan menyebabkan bagian permukaan Vesta menjadi halus. lembur. Ini pada akhirnya akan menyebabkan jenis medan yang tidak rata yang disaksikan Palmer dan rekan-rekannya.
Teori ini didukung oleh konsentrasi besar hidrogen yang terdeteksi pada medan yang lebih halus yang berukuran ratusan kilometer persegi. Ini juga konsisten dengan bukti geomorfologis yang diperoleh dari gambar Dawn Framing Camera, yang menunjukkan tanda-tanda aliran air sementara di atas permukaan Vesta. Studi ini juga bertentangan dengan beberapa asumsi yang sebelumnya dipegang tentang Vesta.
Seperti yang dicatat Palmer, ini juga bisa memiliki implikasi sejauh pemahaman kita tentang sejarah dan evolusi Tata Surya:
“Asteroid Vesta diperkirakan telah menipiskan kadar air sejak lama melalui pencairan global, diferensiasi, dan berkebun secara luas dengan dampak dari benda-benda yang lebih kecil. Namun, temuan kami mendukung gagasan bahwa es yang terkubur mungkin ada di Vesta, yang merupakan prospek yang menarik karena Vesta adalah protoplanet yang mewakili tahap awal dalam pembentukan sebuah planet. Semakin banyak kita belajar tentang keberadaan es air di seluruh Tata Surya, semakin baik kita akan memahami bagaimana air dikirim ke Bumi, dan seberapa banyak intrinsik ke interior Bumi selama tahap awal pembentukannya. "
Karya ini disponsori oleh Program Geologi dan Geofisika Planet NASA, upaya berbasis JPL yang berfokus pada pengembangan penelitian planet-planet mirip-satelit dan satelit-satelit besar di Tata Surya. Pekerjaan ini juga dilakukan dengan bantuan USB's Viterbi School of Engineering sebagai bagian dari upaya berkelanjutan untuk meningkatkan pencitraan radar dan gelombang mikro untuk menemukan sumber air bawah permukaan di planet-planet dan badan-badan lainnya.
