2011年、NASAの 夜明け 宇宙船はベスタとして知られている大きな小惑星（別名プラネタイド）の周りに軌道を確立しました。次の14か月の間に、プローブは一連の科学機器を使用してベスタの表面の詳細な研究を行いました。これらの調査結果は、惑星の歴史、その表面の特徴、およびその構造について多くを明らかにしました-岩石の惑星のように、差別化されていると信じられています。
さらに、プローブはベスタの氷の含有量に関する重要な情報を収集しました。プローブのデータをふるいにかけて過去3年間を費やした後、科学者のチームは地下氷の可能性を示す新しい研究を生み出しました。これらの調査結果は、ソーラーボディがどのように形成され、水が歴史的にソーラーシステム全体に輸送されてきたかについての理解に影響を与える可能性があります。
彼らの研究は、「ドーンミッションによる小惑星ベスタの軌道バイスタティックレーダー観測」と題され、最近科学ジャーナルに掲載されました 自然コミュニケーション。 西ミシガン大学の大学院生であるエリザベスパーマーが率いるチームは、ドーン宇宙船に搭載された通信アンテナで得られたデータを利用して、ベスタの最初の軌道バイスタティックレーダー（BSR）観測を行いました。
このアンテナ（高利得通信アンテナ（HGA））は、ベスタの軌道中にXバンドの電波を地球上の深宇宙ネットワーク（DSN）アンテナに送信しました。ミッションの大部分の間、ドーンの軌道は、HGAが地球上の地上局の見通し内にあることを保証するように設計されました。ただし、掩蔽中（プローブがVestaの背後を一度に5〜33分間通過したとき）は、プローブはこの見通しの外にありました。
それにもかかわらず、アンテナはテレメトリデータを継続的に送信していたため、HGAから送信されたレーダー波がベスタの表面で反射されました。バイスタティックレーダー（BSR）観測と呼ばれるこの手法は、水星、金星、月、火星、土星の月のタイタン、67P / CG彗星などの地上の物体の表面を研究するために過去に使用されてきました。
しかし、パーマーが説明したように、ベスタのような身体を研究するためにこの手法を使用することは、天文学者にとって初めてのことでした。
「バイスタティックレーダー実験が小さな物体の周りの軌道で行われたのはこれが初めてであるため、月や火星のような大きな物体で行われた同じ実験と比較して、いくつかのユニークな課題がありました。たとえば、ベスタ周辺の重力場は火星よりもはるかに弱いため、ドーン宇宙船は表面からの距離を維持するために非常に高速で周回する必要はありません。宇宙船の軌道速度は重要ですが、軌道が速いほど、「直接信号」（妨害されない無線信号）の周波数と比較して、「表面エコー」の周波数が大きく変化します（ドップラーシフト）。ベスタの表面をかすめることなく、ドーンのHGAから地球の深宇宙ネットワークアンテナに直接移動します）。研究者は、周波数の違いによって「表面エコー」と「直接信号」の違いを知ることができます。したがって、ドスタのベスタ周辺の軌道速度は遅いため、この周波数の違いは非常に小さく、BSRデータの処理に時間がかかりました。 「表面エコー」を分離して、その強度を測定します。」
反射したBSR波を調査することで、パーマーとそのチームはベスタの表面から貴重な情報を得ることができました。このことから、彼らは表面レーダー反射率に大きな違いがあることを観察しました。しかし、月とは異なり、これらの表面粗さの変化はクレーターだけでは説明できず、おそらく地氷の存在によるものでした。パーマーが説明したように：
「これは、数インチのスケールでの表面の粗さの違いの結果であることがわかりました。強い表面エコーは滑らかな表面を示し、弱い表面エコーは粗い表面から跳ね返ります。ベスタの表面粗さマップを、宇宙船のガンマ線および中性子検出器（GRaND）を使用してドーンの科学者が測定した地下水素濃度のマップと比較したところ、広範囲の滑らかな領域が水素を高めた領域と重なっていることがわかりました濃度！」
最後に、パーマーと彼女の同僚は、ベスタに埋もれた氷（過去および/または現在）が存在すると、表面の一部が他よりも滑らかになったと結論付けました。基本的に、地表で衝撃が発生すると、大量のエネルギーが地表に伝わりました。そこに埋もれた氷があった場合、それは衝撃イベントによって溶け、衝撃によって生成された亀裂に沿って表面に流れ、次に適所で凍結します。
寒冷火山活動によって液体の水が表面に到達する方法（再凍結する場所）により、月がエウロパ、ガニメデ、チタニアのような月の表面が更新されるのと同じように、表面下の氷の存在によりベスタの表面の一部が滑らかになります時間とともに。これは最終的に、パーマーと彼女の同僚が目撃した種類の不均一な地形につながります。
この理論は、何百平方キロメートルにも及ぶ滑らかな地形で検出された高濃度の水素によって裏付けられています。また、Vestaの表面に一時的な水流の兆候を示した、Dawn Framing Cameraの画像から得られた地形学的証拠と一致しています。この研究はまた、ベスタについて以前に保持されたいくつかの仮定と矛盾していました。
パーマーが述べたように、これは太陽系の歴史と進化についての私たちの理解に関する限り、影響を与える可能性があります：
「小惑星ベスタは、地球全体の融解、分化、およびより小さな体からの影響による広範囲のレゴリスガーデニングを通じて、ずっと以前に水分を枯渇させていると予想されていました。しかし、私たちの調査結果は、ベスタが惑星の形成の初期段階を表す原始惑星であるため、埋もれた氷がベスタに存在した可能性があるという考えを裏付けています。太陽系全体で水氷がどこに存在するかについて学ぶほど、水が地球にどのように供給されたか、および形成の初期段階で地球の内部にどれだけ固有のものであったかを理解することができます。」
この研究は、NASAの惑星地質学および地球物理学プログラムによって資金提供されました。この作業は、レーダーやマイクロ波イメージングを改善して惑星や他の物体の地下水源を特定するための継続的な取り組みの一環として、USCのビタビスクールオブエンジニアリングの支援を受けて実施されました。
