בשנת 2011, נאס"א שחר חללית הקימה מסלול סביב האסטרואיד הגדול (המכונה פלנטהואיד) המכונה וסטה. במהלך 14 החודשים הבאים, ביצעה בדיקה מחקרים מפורטות על פני השטח של וסטה עם חבילת הכלים המדעיים שלה. ממצאים אלה חשפו רבות על ההיסטוריה של הפלנטואיד, על תכונות פני השטח שלו ועל המבנה שלו - שלפי ההערכה הוא מובדל, כמו כוכבי הלכת הסלעיים.
בנוסף, הגשושית אספה מידע חיוני על תוכן הקרח של וסטה. לאחר שביליתי את שלוש השנים האחרונות בניפוי נתוני הגשושית, צוות מדענים הפיק מחקר חדש שמצביע על אפשרות לקרח מתחת לפני השטח. לממצאים אלה יכולות להיות השלכות כשמדובר בהבנתנו כיצד נוצרו גופי שמש וכיצד הועברו מים באופן היסטורי ברחבי מערכת השמש.
המחקר שלהם, שכותרתו "תצפיות מכ"ם Orbital Bistatic Radar of Asteroid Vesta by the Dawn Mission", פורסם לאחרונה בכתב העת המדעי תקשורת טבע. בראשות אליזבת פאלמר, סטודנטית לתארים מתקדמים מאוניברסיטת מערב מישיגן, הסתמך הצוות על נתונים שהושגה על ידי אנטנת התקשורת על סיפון חללית שחר כדי לערוך את התצפית הראשונה של רדאר הביסטי המסלול (BSR) על וסטה.
אנטנה זו - אנטנת התקשורת הגבוהה-הרווח (HGA) - העבירה גלי רדיו X-band במהלך מסלולו של וסטה לאנטנת ה- Space Space Network (DSN) בכדור הארץ. במהלך רוב המשימה, מסלולו של שחר נועד להבטיח שה- HGA יהיה בקו הראיה עם תחנות קרקעיות על פני כדור הארץ. עם זאת, במהלך התרחשויות - כאשר הגשוש עבר מאחורי וסטה במשך 5 עד 33 דקות בכל פעם - הגשוש היה מחוץ לקו הראייה הזה.
עם זאת, האנטנה העבירה באופן רציף נתוני טלמטריה, מה שגרם להשתקפות גלי הרדאר המשודרים HGA מעל פני השטח של וסטה. טכניקה זו, המכונה תצפיות רדאר ביסטראסטי (BSR), שימשה בעבר לחקר המשטחים של גופים יבשתיים כמו מרקורי, ונוס, הירח, מאדים, טיטאן הירח של שבתאי והשביט 67P / CG.
אך כפי שפארמר הסביר, השימוש בטכניקה זו לחקר גוף כמו וסטה היה הראשון לאסטרונומים:
"זו הפעם הראשונה שניסוי מכ"ם ביסטאטי נערך במסלול סביב גוף קטן, ולכן הדבר הביא כמה אתגרים ייחודיים לעומת אותו ניסוי שנעשה בגופים גדולים כמו הירח או מאדים. לדוגמא, מכיוון ששדה הכבידה סביב וסטה חלש בהרבה ממאדים, חללית השחר אינה צריכה לעבור מסלול במהירות גבוהה מאוד בכדי לשמור על מרחקו מהשטח. מהירות המסלול של החללית הופכת לחשובה, אם כי מכיוון שהמסלול מהיר יותר, כך משתנה התדר של 'הד השטח' (דופלר מוזז) לעומת התדר של 'האות הישיר' (שהוא האות הרדיו הבלתי מוגנת) שנוסע ישירות מה- HGA של שחר לאנטנות של רשת החלל העמוק של כדור הארץ מבלי לרעות את פני השטח של וסטה). חוקרים יכולים להבחין בהבדל בין 'הד שטח' לבין 'האות הישיר' על ידי ההבדל בתדר שלהם - כך שעם מהירות המסלול האטית יותר של שחר סביב Vesta, הפרש התדרים הזה היה קטן מאוד, ונדרש לנו זמן רב יותר לעבד את נתוני ה- BSR ולבודד את 'הד השטח' כדי למדוד את חוזקם. "
על ידי חקר גלי ה- BSR המשתקפים, פאלמר וצוותה הצליחו להשיג מידע חשוב משטח וסטה. מכאן הם הבחינו בהבדלים משמעותיים בהשתקפות הרדאר לפני השטח. אך בניגוד לירח, לא ניתן היה להסביר את הווריאציות הללו בחספוס פני השטח באמצעות מכתשים בלבד והיו ככל הנראה בגלל קיומו של קרח-קרקע. כפי שהסביר פאלמר:
"גילינו שזו הייתה תוצאה של הבדלים בחספוס המשטח בסדר גודל של כמה סנטימטרים. הדים חזקים יותר של המשטח מצביעים על משטחים חלקים יותר, ואילו הדים פני השטח חלשים יותר קפצו משטחים גסים יותר. כאשר השווינו את מפת החספוס שלנו בווסטה עם מפה של ריכוזי מימן מתחת לפני השטח - שנמדדה על ידי מדעני שחר המשתמשים בגלאי ריי וגלאי ניוטרון (GRaND) בחללית - גילינו כי אזורים חלקים ונרחבים חופפים אזורים שגם הם הגבירו מימן ריכוזים! "
בסופו של דבר, פאלמר ועמיתיה הגיעו למסקנה כי נוכחותו של קרח קבור (עבר ו / או הווה) על וסטה הייתה אחראית לכך שחלקי השטח יהיו חלקים יותר מאחרים. בעיקרון, בכל פעם שקרה השפעה על פני השטח, היא העבירה אנרגיה רבה לתחתית. אם היה שם קרח קבור, הוא היה נמס על ידי אירוע הפגיעה, זורם לפני השטח לאורך שברים שנוצרו בהשפעה ואז קופא במקומו.
באותה צורה שבה ירח כמו אירופה, גנימד וטיטניה חווים התחדשות של פני השטח בגלל האופן בו הקריווולקנות גורמת למים נוזליים להגיע לפני השטח (היכן שהם מתגייסים), נוכחות של קרח מתחת לפני השטח תגרום להחלקה של חלקים משטח הווסטה. שעות נוספות. זה יוביל בסופו של דבר לסוגי השטח הלא אחידים לפלמר וחבריה היו עדים.
תיאוריה זו נתמכת בריכוזי המימן הגדולים שהתגלו על פני שטח פנים חלק יותר, הנמדדים מאות קמ"ר. זה גם עולה בקנה אחד עם עדויות גיאומורפולוגיות שהתקבלו מתמונות מצלמת המסגרות של שחר, שהראו סימנים לזרימת מים חולפת מעל פני השטח של וסטה. מחקר זה סתר גם את מספר ההנחות שנערכו בעבר לגבי וסטה.
כפי שציין פאלמר, יכולות להיות לכך השלכות בכל הנוגע להבנתנו את ההיסטוריה והאבולוציה של מערכת השמש:
"אסטרואיד וסטה היה צפוי להתמעט כל תכולת מים לפני זמן רב באמצעות התכה, בידול ועיבוד גינון נרחב על ידי גופים קטנים יותר. עם זאת, ממצאינו תומכים ברעיון שייתכן כי קרח קבור היה קיים על וסטה, שהוא סיכוי מרגש מאחר וסטה היא פרוטופלנט המייצג שלב מוקדם בהיווצרות כוכב לכת. ככל שנלמד יותר היכן קיימים קרח מים בכל מערכת השמש, כך נבין טוב יותר כיצד הועברו מים לכדור הארץ וכמה היה מהותי בפני כדור הארץ בשלבים הראשונים של היווצרותם. "
עבודה זו הייתה בחסות התוכנית Geology and Geophysics Planet of NASA, מאמץ מבוסס JPL המתמקד בטיפוח המחקר של כוכבי לכת דמויי יבשת ולוויינים מרכזיים במערכת השמש. העבודה נערכה גם בסיוע בית הספר להנדסה Viterbi של ה- USC, כחלק ממאמץ מתמשך לשיפור דימות הרדאר והמיקרוגל לאיתור מקורות מים מתחת לפני השטח על כוכבי לכת וגופים אחרים.
