En 2011, la NASA Amanecer La nave espacial estableció una órbita alrededor del gran asteroide (también conocido como planetoide) conocido como Vesta. En el transcurso de los siguientes 14 meses, la sonda realizó estudios detallados de la superficie de Vesta con su conjunto de instrumentos científicos. Estos hallazgos revelaron mucho sobre la historia del planetoide, sus características superficiales y su estructura, que se cree que está diferenciada, como los planetas rocosos.
Además, la sonda recopiló información vital sobre el contenido de hielo de Vesta. Después de pasar los últimos tres años analizando los datos de la sonda, un equipo de científicos ha producido un nuevo estudio que indica la posibilidad de hielo debajo de la superficie. Estos hallazgos podrían tener implicaciones cuando se trata de nuestra comprensión de cómo se formaron los cuerpos solares y cómo el agua se transportó históricamente a través del Sistema Solar.
Su estudio, titulado "Observaciones de radar orbital bistatico del asteroide Vesta por la misión Dawn", fue publicado recientemente en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza. Dirigido por Elizabeth Palmer, una estudiante graduada de la Western Michigan University, el equipo se basó en los datos obtenidos por la antena de comunicaciones a bordo de la nave espacial Dawn para llevar a cabo la primera observación orbital de radar bistático (BSR) de Vesta.
Esta antena, la Antena de telecomunicaciones de alta ganancia (HGA), transmitió ondas de radio de banda X durante su órbita de Vesta a la antena de la Red de espacio profundo (DSN) en la Tierra. Durante la mayor parte de la misión, la órbita de Dawn fue diseñada para garantizar que el HGA estuviera en la línea de visión con las estaciones terrestres en la Tierra. Sin embargo, durante las ocultaciones, cuando la sonda pasó detrás de Vesta durante 5 a 33 minutos por vez, la sonda estaba fuera de esta línea de visión.
Sin embargo, la antena transmitía continuamente datos de telemetría, lo que provocó que las ondas de radar transmitidas por HGA se reflejaran en la superficie de Vesta. Esta técnica, conocida como observaciones de radar bistático (BSR), se ha utilizado en el pasado para estudiar las superficies de cuerpos terrestres como Mercurio, Venus, la Luna, Marte, la luna Titán de Saturno y el cometa 67P / CG.
Pero como Palmer explicó, usar esta técnica para estudiar un cuerpo como Vesta fue la primera vez para los astrónomos:
“Esta es la primera vez que se realiza un experimento de radar biestático en órbita alrededor de un cuerpo pequeño, por lo que esto trajo varios desafíos únicos en comparación con el mismo experimento que se realiza en cuerpos grandes como la Luna o Marte. Por ejemplo, debido a que el campo de gravedad alrededor de Vesta es mucho más débil que Marte, la nave espacial Dawn no tiene que orbitar a una velocidad muy alta para mantener su distancia de la superficie. Sin embargo, la velocidad orbital de la nave espacial se vuelve importante, porque cuanto más rápida es la órbita, más cambia la frecuencia del 'eco de superficie' (desplazamiento Doppler) en comparación con la frecuencia de la 'señal directa' (que es la señal de radio sin obstáculos que viaja directamente desde el HGA de Dawn a las antenas de la Red del Espacio Profundo de la Tierra sin rozar la superficie de Vesta). Los investigadores pueden distinguir la diferencia entre un 'eco de superficie' y la 'señal directa' por su diferencia en frecuencia, por lo que con la velocidad orbital más lenta de Dawn alrededor de Vesta, esta diferencia de frecuencia fue muy pequeña y requirió más tiempo para procesar los datos BSR y aislar los 'ecos de superficie' para medir su fuerza ".
Al estudiar las ondas BSR reflejadas, Palmer y su equipo pudieron obtener información valiosa de la superficie de Vesta. A partir de esto, observaron diferencias significativas en la reflectividad del radar de superficie. Pero a diferencia de la Luna, estas variaciones en la rugosidad de la superficie no pueden explicarse por la formación de cráteres solos y probablemente se deba a la existencia de hielo subterráneo. Como Palmer explicó:
“Descubrimos que esto era el resultado de diferencias en la rugosidad de la superficie a una escala de unas pocas pulgadas. Los ecos de superficie más fuertes indican superficies más lisas, mientras que los ecos de superficie más débiles han rebotado en las superficies más rugosas. Cuando comparamos nuestro mapa de rugosidad de la superficie de Vesta con un mapa de las concentraciones de hidrógeno bajo la superficie, que fue medido por científicos de Dawn utilizando el detector de rayos gamma y neutrones (GRaND) en la nave espacial, descubrimos que áreas extensas y más lisas se superponían a áreas que también habían aumentado el hidrógeno concentraciones!
Al final, Palmer y sus colegas concluyeron que la presencia de hielo enterrado (pasado y / o presente) en Vesta era responsable de que partes de la superficie fueran más lisas que otras. Básicamente, cada vez que ocurre un impacto en la superficie, transfiere una gran cantidad de energía al subsuelo. Si el hielo enterrado estuviera presente allí, se derretiría por el evento de impacto, fluiría a la superficie a lo largo de fracturas generadas por el impacto y luego se congelaría en su lugar.
De la misma manera que la luna como Europa, Ganímedes y Titania experimentan una renovación de la superficie debido a la forma en que el criovolcanismo hace que el agua líquida llegue a la superficie (donde se congela), la presencia de hielo debajo de la superficie haría que partes de la superficie de Vesta se alisen tiempo extraordinario. En última instancia, esto conduciría a los tipos de terreno irregular que presenciaron Palmer y sus colegas.
Esta teoría está respaldada por las grandes concentraciones de hidrógeno que se detectaron en terrenos más lisos que miden cientos de kilómetros cuadrados. También es consistente con la evidencia geomorfológica obtenida de las imágenes de Dawn Framing Camera, que mostraron signos de flujo de agua transitorio sobre la superficie de Vesta. Este estudio también contradice algunas suposiciones anteriores sobre Vesta.
Como señaló Palmer, esto también podría tener implicaciones en lo que respecta a nuestra comprensión de la historia y la evolución del Sistema Solar:
“Se esperaba que el asteroide Vesta haya agotado cualquier contenido de agua hace mucho tiempo a través de la fusión global, la diferenciación y la extensa jardinería de regolitos por los impactos de cuerpos más pequeños. Sin embargo, nuestros hallazgos respaldan la idea de que el hielo enterrado pudo haber existido en Vesta, lo cual es una perspectiva emocionante ya que Vesta es un protoplaneta que representa una etapa temprana en la formación de un planeta. Cuanto más sepamos dónde existe el hielo de agua en todo el Sistema Solar, mejor entenderemos cómo se entregó el agua a la Tierra, y cuánto era intrínseco al interior de la Tierra durante las primeras etapas de su formación ".
Este trabajo fue patrocinado por el programa de Geología y Geofísica Planetaria de la NASA, un esfuerzo basado en JPL que se enfoca en fomentar la investigación de planetas terrestres y los principales satélites del Sistema Solar. El trabajo también se realizó con la ayuda de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC como parte de un esfuerzo continuo para mejorar las imágenes de radar y microondas para localizar fuentes de agua subterráneas en planetas y otros cuerpos.
