Em 2011, a NASA Alvorecer a sonda estabeleceu uma órbita em torno do grande asteróide (também conhecido como planetoide) conhecido como Vesta. Ao longo dos próximos 14 meses, a sonda conduziu estudos detalhados da superfície do Vesta com seu conjunto de instrumentos científicos. Essas descobertas revelaram muito sobre a história do planetoide, suas características de superfície e sua estrutura - que se acredita serem diferenciadas, como os planetas rochosos.
Além disso, a sonda coletou informações vitais sobre o conteúdo de gelo do Vesta. Depois de passar os últimos três anos vasculhando os dados da sonda, uma equipe de cientistas produziu um novo estudo que indica a possibilidade de gelo subterrâneo. Essas descobertas podem ter implicações quando se trata de como os corpos solares se formaram e como a água foi historicamente transportada por todo o sistema solar.
Seu estudo, intitulado “Observações de radar bistático orbital do asteróide Vesta pela missão Dawn”, foi publicado recentemente na revista científica Comunicações da natureza. Liderada por Elizabeth Palmer, uma estudante de pós-graduação da Western Michigan University, a equipe contou com os dados obtidos pela antena de comunicações a bordo da sonda Dawn para conduzir a primeira observação do Vesta por radar bistático orbital (BSR)
Essa antena - a Antena de telecomunicações de alto ganho (HGA) - transmitia ondas de rádio de banda X durante sua órbita de Vesta para a antena da Deep Space Network (DSN) na Terra. Durante a maior parte da missão, a órbita de Dawn foi projetada para garantir que o HGA estivesse na linha de visão das estações terrestres na Terra. No entanto, durante as ocultações - quando a sonda passou por trás de Vesta por 5 a 33 minutos por vez - a sonda estava fora dessa linha de visão.
No entanto, a antena transmitia continuamente dados de telemetria, o que fazia com que as ondas de radar transmitidas por HGA fossem refletidas na superfície de Vesta. Essa técnica, conhecida como observação de radar bistático (BSR), foi usada no passado para estudar as superfícies de corpos terrestres como Mercúrio, Vênus, Lua, Marte, a lua de Saturno, Titã, e o cometa 67P / CG.
Mas, como Palmer explicou, o uso dessa técnica para estudar um corpo como Vesta foi o primeiro para os astrônomos:
“Esta é a primeira vez que um experimento de radar bistático foi realizado em órbita em torno de um corpo pequeno, e isso trouxe vários desafios únicos em comparação com o mesmo experimento realizado em grandes corpos como a Lua ou Marte. Por exemplo, como o campo de gravidade em torno de Vesta é muito mais fraco que Marte, a sonda Dawn não precisa orbitar em uma velocidade muito alta para manter sua distância da superfície. A velocidade orbital da espaçonave se torna importante, porém, porque quanto mais rápida a órbita, mais a frequência do 'eco da superfície' é alterada (Doppler mudou) em comparação com a frequência do 'sinal direto' (que é o sinal de rádio desimpedido que viaja diretamente do HGA de Dawn para as antenas da Deep Space Network da Terra sem atingir a superfície de Vesta). Os pesquisadores podem distinguir a diferença entre um 'eco de superfície' e o 'sinal direto' pela diferença de frequência - portanto, com a velocidade orbital mais lenta de Dawn em torno de Vesta, essa diferença de frequência era muito pequena e exigia mais tempo para processar os dados BSR e isolar os 'ecos da superfície' para medir sua força. ”
Ao estudar as ondas BSR refletidas, Palmer e sua equipe conseguiram obter informações valiosas da superfície de Vesta. A partir disso, eles observaram diferenças significativas na refletividade do radar na superfície. Mas, diferentemente da Lua, essas variações na rugosidade da superfície não poderiam ser explicadas apenas pelas crateras e provavelmente devido à existência de gelo no solo. Como Palmer explicou:
“Descobrimos que isso era resultado de diferenças na rugosidade da superfície na escala de algumas polegadas. Os ecos de superfície mais fortes indicam superfícies mais suaves, enquanto os ecos de superfície mais fracos refletem-se em superfícies mais ásperas. Quando comparamos nosso mapa de rugosidade da superfície de Vesta com um mapa de concentrações subterrâneas de hidrogênio - que foi medido pelos cientistas da Dawn usando o Detector de Raios Gama e Nêutrons (GRaND) na espaçonave - descobrimos que extensas áreas mais suaves se sobrepunham a áreas que também aumentavam o hidrogênio concentrações! ”
No final, Palmer e seus colegas concluíram que a presença de gelo enterrado (passado e / ou presente) em Vesta era responsável por partes da superfície serem mais suaves do que outras. Basicamente, sempre que acontecia um impacto na superfície, ele transferia uma grande quantidade de energia para o subsolo. Se o gelo enterrado estivesse presente lá, ele seria derretido pelo evento de impacto, fluiria para a superfície ao longo de fraturas geradas por impacto e congelaria no local.
Da mesma forma que lua, como Europa, Ganímedes e Titânia, experimentam a renovação da superfície, devido ao modo como o crovolcanismo faz com que a água líquida atinja a superfície (onde ela se refresca), a presença de gelo subterrâneo faria com que partes da superfície de Vesta fossem suavizadas. hora extra. Em última análise, isso levaria aos tipos de terreno irregular que Palmer e seus colegas testemunharam.
Essa teoria é apoiada pelas grandes concentrações de hidrogênio que foram detectadas em terrenos mais suaves que medem centenas de quilômetros quadrados. Também é consistente com as evidências geomorfológicas obtidas a partir das imagens da Dawn Framing Camera, que mostraram sinais de fluxo de água transitório sobre a superfície de Vesta. Este estudo também contradiz algumas suposições anteriormente mantidas sobre Vesta.
Como Palmer observou, isso também pode ter implicações no que diz respeito à nossa compreensão da história e evolução do Sistema Solar:
“Esperava-se que o asteróide Vesta esgotasse qualquer conteúdo de água há muito tempo através do derretimento global, diferenciação e extensas jardinagem regolítica devido aos impactos de corpos menores. No entanto, nossas descobertas apóiam a idéia de que gelo enterrado pode ter existido em Vesta, o que é uma perspectiva interessante, já que Vesta é um protoplanet que representa um estágio inicial na formação de um planeta. Quanto mais aprendermos sobre onde a água-gelo existe em todo o Sistema Solar, melhor entenderemos como a água foi entregue à Terra e o quanto era intrínseco ao interior da Terra durante os estágios iniciais de sua formação. ”
Este trabalho foi patrocinado pelo programa de Geologia Planetária e Geofísica da NASA, um esforço baseado em JPL que se concentra em promover a pesquisa de planetas do tipo terrestre e dos principais satélites no Sistema Solar. O trabalho também foi realizado com a assistência da Escola de Engenharia Viterbi da USC, como parte de um esforço contínuo para melhorar a imagem por radar e microondas para localizar fontes subterrâneas de água em planetas e outros corpos.
