في عام 2011 ، وكالة ناسا فجر أنشأت المركبة الفضائية مدارًا حول الكويكب الكبير (المعروف أيضًا باسم الكويكب) المعروف باسم Vesta. على مدار الأشهر الـ 14 المقبلة ، أجرى المسبار دراسات تفصيلية لسطح فيستا مع مجموعة أدواته العلمية. كشفت هذه النتائج الكثير عن تاريخ الكوكب ، وخصائصه السطحية ، وبنيته - التي يعتقد أنها متباينة ، مثل الكواكب الصخرية.
بالإضافة إلى ذلك ، جمع المسبار معلومات حيوية عن محتوى الجليد في فيستا. بعد قضاء السنوات الثلاث الماضية في فحص بيانات المسبار ، أصدر فريق من العلماء دراسة جديدة تشير إلى إمكانية الجليد تحت السطحي. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار عندما يتعلق الأمر بفهمنا لكيفية تشكل الأجسام الشمسية وكيف تم نقل المياه تاريخياً عبر النظام الشمسي.
نُشرت دراستهم مؤخرًا في المجلة العلمية تحت عنوان "ملاحظات الرادار Bistatic Bistatic Radar من الكويكب Vesta من قبل Dawn Mission". اتصالات الطبيعة. اعتمد الفريق بقيادة إليزابيث بالمر ، وهي طالبة دراسات عليا من جامعة غرب ميشيغان ، على البيانات التي حصل عليها هوائي الاتصالات على متن المركبة الفضائية داون لإجراء أول مراقبة رادارية مدارية (BSR) لفيستا.
هذا الهوائي - هوائي الاتصالات عالي الكسب (HGA) - يرسل موجات راديو X-band أثناء مداره من Vesta إلى هوائي شبكة الفضاء الفضائي (DSN) على الأرض. خلال معظم المهمة ، تم تصميم مدار Dawn للتأكد من أن HGA كانت في خط البصر مع المحطات الأرضية على الأرض. ومع ذلك ، أثناء الغيبيات - عندما مر المسبار وراء Vesta لمدة 5 إلى 33 دقيقة في المرة الواحدة - كان المسبار بعيدًا عن هذا الخط.
ومع ذلك ، كان الهوائي يرسل باستمرار بيانات القياس عن بعد ، مما تسبب في انعكاس موجات الرادار المرسلة بواسطة HGA من سطح Vesta. تم استخدام هذه التقنية ، المعروفة باسم ملاحظات الرادار البستاتي (BSR) في الماضي لدراسة أسطح الأجسام الأرضية مثل عطارد والزهرة والقمر والمريخ وزحل تيتان والمذنب 67P / CG.
ولكن كما أوضح بالمر ، فإن استخدام هذه التقنية لدراسة جسم مثل Vesta كان الأول للفلكيين:
"هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها إجراء تجربة رادارية ثابتة في مدار حول جسم صغير ، لذلك جلب هذا العديد من التحديات الفريدة مقارنة بالتجربة نفسها التي تتم في أجسام كبيرة مثل القمر أو المريخ. على سبيل المثال ، نظرًا لأن مجال الجاذبية حول فستا أضعف كثيرًا من المريخ ، لا يتعين على المركبة الفضائية دون أن تدور بسرعة عالية جدًا للحفاظ على بعدها عن السطح. ومع ذلك ، تصبح السرعة المدارية للمركبة الفضائية مهمة ، لأنه كلما كان المدار أسرع ، كلما تغير تردد "صدى السطح" (تحول دوبلر) مقارنة بتردد "الإشارة المباشرة" (وهي الإشارة اللاسلكية دون عوائق) التي تنتقل مباشرة من HGA في Dawn إلى هوائيات شبكة Deep Space Network دون رعي سطح Vesta). يمكن للباحثين معرفة الفرق بين "الصدى السطحي" و "الإشارة المباشرة" باختلاف التردد - لذا مع السرعة المدارية البطيئة لداون حول فستا ، كان فرق التردد هذا صغيرًا جدًا ، وتطلب منا المزيد من الوقت لمعالجة بيانات BSR وعزل "أصداء السطح" لقياس قوتها ".
من خلال دراسة موجات BSR المنعكسة ، تمكنت بالمر وفريقها من الحصول على معلومات قيمة من سطح Vesta. من هذا ، لاحظوا اختلافات كبيرة في انعكاسية الرادار السطحي. ولكن على عكس القمر ، لا يمكن تفسير هذه الاختلافات في خشونة السطح عن طريق الحفر وحده ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى وجود الجليد الأرضي. كما أوضح بالمر:
"وجدنا أن هذا كان نتيجة الاختلافات في خشونة السطح بمقياس بضع بوصات. تشير أصداء السطح القوية إلى أسطح أكثر نعومة ، بينما ارتدت أصداء السطح الأضعف من الأسطح الأكثر خشونة. عندما قارنا خريطة خشونة السطح الخاصة بنا من Vesta بخريطة لتركيزات الهيدروجين تحت السطحية - والتي تم قياسها بواسطة علماء Dawn باستخدام أشعة غاما وكاشف النيوترون (GRaND) على متن المركبة الفضائية - وجدنا أن مناطق واسعة أكثر سلاسة متداخلة زادت أيضًا من الهيدروجين تركيزات! "
في النهاية ، خلصت بالمر وزملاؤها إلى أن وجود الجليد المدفون (الماضي و / أو الحاضر) على فيستا كان مسؤولاً عن أجزاء من السطح أكثر سلاسة من غيرها. في الأساس ، كلما حدث تأثير على السطح ، فقد نقلت قدرًا كبيرًا من الطاقة إلى سطح الأرض. إذا كان الجليد المدفون موجودًا هناك ، فسوف يذوب من خلال حدث الارتطام ، ويتدفق إلى السطح على طول الكسور الناتجة عن الارتطام ، ثم يتجمد في مكانه.
بنفس الطريقة التي يمر بها القمر مثل يوروبا وجانيميد وتيتانيا بتجديد السطح بسبب الطريقة التي تتسبب بها البراكين المبردة في وصول الماء السائل إلى السطح (حيث يتجمد) ، فإن وجود الجليد تحت السطحي سيؤدي إلى تنعيم أجزاء من سطح فيستا. متأخر، بعد فوات الوقت. سيؤدي هذا في النهاية إلى أنواع التضاريس غير المستوية التي شهدتها بالمر وزملاؤها.
هذه النظرية مدعومة بتركيزات كبيرة من الهيدروجين التي تم اكتشافها على تضاريس أكثر سلاسة بقياس مئات الكيلومترات المربعة. كما أنه متوافق مع الأدلة الجيومورفولوجية التي تم الحصول عليها من صور Dawn Framing Camera ، والتي أظهرت علامات تدفق المياه العابرة على سطح Vesta. تناقضت هذه الدراسة أيضًا مع بعض الافتراضات التي تم وضعها مسبقًا حول Vesta.
كما لاحظ بالمر ، يمكن أن يكون لهذا أيضًا آثارًا فيما يتعلق بفهمنا لتاريخ وتطور النظام الشمسي:
"كان من المتوقع أن يكون الكويكب فيستا قد استنفد أي محتوى مائي منذ فترة طويلة من خلال الذوبان العالمي ، والتمايز ، والبستنة الواسعة النطاق من خلال التأثيرات من الأجسام الصغيرة. ومع ذلك ، تدعم النتائج التي توصلنا إليها فكرة أن الجليد المدفون ربما يكون موجودًا على Vesta ، وهو احتمال مثير لأن Vesta هو كوكب أولي يمثل مرحلة مبكرة في تكوين كوكب. كلما تعلمنا أكثر عن مكان وجود جليد الماء في جميع أنحاء النظام الشمسي ، كان من الأفضل أن نفهم كيف تم توصيل المياه إلى الأرض ، وكم كانت متأصلة في باطن الأرض خلال المراحل الأولى من تكوينها ".
هذا العمل برعاية برنامج ناسا للجيولوجيا الكوكبية والجيوفيزياء ، وهو جهد قائم على مختبر الدفع النفاث يركز على تعزيز البحث عن الكواكب الشبيهة بالأرض والأقمار الصناعية الرئيسية في النظام الشمسي. كما تم تنفيذ العمل بمساعدة كلية فيتربى للهندسة التابعة لجامعة جنوب كاليفورنيا كجزء من الجهود المستمرة لتحسين التصوير بالرادار والميكروويف لتحديد مصادر المياه الجوفية على الكواكب والأجسام الأخرى.
