Webb detecteert kooldioxide en waterstofperoxide op Charon
Astronomen hebben met behulp van de Webb Space Telescope koolstofdioxide en waterstofperoxide gevonden op het bevroren oppervlak van Charon. De bevindingen bieden nieuwe inzichten in de chemische processen en oppervlaktesamenstelling van Charon die ons kunnen helpen om de herkomst en evolutie van ijzige objecten in het buitenste zonnestelsel te begrijpen.
Voorbij de baan van Neptunus bevindt zich een fascinerende collectie van kleine objecten die Trans-Neptuniaanse Objecten (TNO’s) worden genoemd. Deze objecten dienen als een tijdcapsule, ze bieden planeetwetenschappers een blik in het jonge zonnestelsel.
Charon is uniek omdat het de enige middelgrote TNO – d.w.z. met een diameter tussen 500 en 1700 km is waarvoor geologische kartering beschikbaar is, dankzij de metingen die door de New Horizons-missie zijn verzameld.
In tegenstelling tot grotere TNO’s zoals Pluto, Eris en Makemake, wordt het oppervlak van Charon niet verduisterd door hypervluchtige ijslagen zoals methaan, met de mogelijke uitzondering richting de polen.
Hierdoor is Charon een uitstekende kandidaat voor het verkrijgen van waardevolle inzichten in processen zoals differentiële blootstelling aan straling en kratervorming in de Kuipergordel.
Charon is uitgebreid bestudeerd sinds de ontdekking in 1978 maar eerdere spectrale gegevens waren beperkt tot golflengtes onder 2,5µm, waardoor er hiaten in het begrip van de samenstelling van het oppervlak ontstonden.
De aanwezigheid van waterijs, ammoniakhoudende soorten en organische verbindingen is eerder opgemerkt, maar het gebruikte spectrale bereik was onvoldoende om andere verbindingen te detecteren.
De onderzoekers gebruikten het NIRSpec-instrument van de Webb om Charon op golflengtes van 1,0 tot 5,2 µm te bestuderen.
Ze voerden vier waarnemingen uit op verschillende lengtegraden en bevestigden, samen met laboratoriumexperimenten en spectrale modellering, de aanwezigheid van kristallijn waterijs en ammoniak (NH3) en identificeerden ook koolstofdioxide (CO2) en waterstofperoxide (H2O2).
De geavanceerde waarneemmogelijkheden van Webb stelden het onderzoeksteam in staat om het licht dat van het oppervlak van Charon werd verstrooid te onderzoeken op langere golflengtes dan voorheen mogelijk was, waardoor het begrip van de complexiteit van dit fascinerende object werd vergroot.
De aanwezigheid van waterstofperoxide suggereert actieve verwerking van waterijs door bestraling en licht van op het oppervlak van Charon, terwijl koolstofdioxide waarschijnlijk afkomstig is van ondergrondse koolstofdioxidereservoirs die al sinds het ontstaan aanwezig zijn en door impactgebeurtenissen aan het oppervlak zijn blootgesteld.
De detectie van koolstofdioxide en waterstofperoxide op Charon vertegenwoordigt een stap voorwaarts in de planetaire wetenschap en biedt inzichten in de oppervlaktechemie van de maan.
Dit onderzoek kan de basis vormen voor toekomstige studies om de dynamiek van de buitenste objecten in het zonnestelsel, hun oppervlaktesamenstelling en de effecten van zonnestraling te onderzoeken.
De voorkeursinterpretatie van het onderzoeksteam is dat de bovenste laag koolstofdioxide afkomstig is van het binnenste en door kratergebeurtenissen aan het oppervlak is blootgesteld.
Het is bekend dat koolstofdioxide aanwezig is in delen van de protoplanetaire schijf waaruit het Pluto-systeem is ontstaan.
De nieuwe inzichten werden mogelijk gemaakt door de synergie tussen Webb-waarnemingen, spectrale modellering en laboratoriumexperimenten en zijn mogelijk van toepassing op andere vergelijkbare middelgrote objecten voorbij de baan van Neptunus.
De resultaten van het onderzoek zijn de afgelopen week in Nature Communications gepubliceerd.
Artikel: S. Protopapa et al. 2024. Detection of carbon dioxide and hydrogen peroxide on the stratified surface of Charon with JWST. Nat Commun 15, 8247; doi: 10.1038/s41467-024-51826-4
Eerste publicatie: 6 oktober 2024
Bron: sci-news/nasa/esa
