Харон, крупнейшую луну карликовой планеты Плутон, активно исследуют с наземных и космических телескопов. Благодаря миссии «Новые горизонты» у ученых есть данные о его геологии. В отличие от более крупных обитателей пояса Койпера, поверхность этого спутника, за исключением полюсов, не затянута сверхлетучими компонентами, а потому открыта для изучения. Американские исследователи обнаружили в составе Харона два новых соединения и выяснили их источник. Это поможет установить изначальный состав транснептуновых объектов.
Ученые обнаружили на поверхности Харона CO2 и H2O2 / © Silvia Protopapa (SwRI), Ian Wong (STScl)
Харон привлек внимание астрономов с самого открытия в 1978 году, однако до недавнего времени его наблюдения ограничивались длиной волны менее 2,5 микрометра, оставляя пробел в знаниях о его составе. Установлено присутствие на поверхности этого спутника водяного льда, аммиаксодержащих компонентов, органических соединений. А вот регистрация таких веществ, как диоксид углерода (CO2) и пероксид водорода (H2O2), была невозможна. Между тем эта информация важна для понимания происхождения объектов из пояса Койпера, включая Плутон и другие карликовые планеты.
Для поиска новых веществ на Хароне как нельзя лучше подходит спектрограф в ближней инфракрасной области NIRSpec на борту телескопа «Джеймс Уэбб». Ученые из США и Франции во главе с группой из Юго-западного исследовательского института проанализировали спектры поглощения в диапазоне от 2,5 до 5,2 микрометра и выявили присутствие CO2 и H2O2. Статья об этом вышла в журнале Nature Communications.
«Расширенные наблюдательные возможности „Джеймса Уэбба“ позволили нашей группе исследовать свет, рассеянный с поверхности Харона, на большей длине волны, чем это было доступно раньше. Это дополнило наши знания о составе удивительного космического тела», — заявил Йе Вонг из Института исследований космоса с помощью космического телескопа (США), соавтор новой публикации.
Чтобы понять источник углекислого газа на Хароне, исследователи сравнили данные наблюдений с лабораторными экспериментами и подробными спектральными моделями поверхности. В качестве референса взяли данные наблюдений за поверхностью спутника Юпитера — Европы. Анализ показал, что чистый кристаллический CO2 покрывают богатую водным льдом поверхность.
«Согласно нашей интерпретации, верхний слой диоксида углерода происходит из недр, он обнажился в результате ударных событий. CO2 присутствовал в областях протопланетного диска, где сформировалась система Плутона», — пояснила ведущий автор научной работы Сильвия Протопапа.
Наличие пероксида водорода ясно указывает на то, что поверхность спутника Плутона преобразуют ультрафиолетовое излучение, энергетические частицы солнечного ветра и галактических космических лучей. Под действием ионов, электронов и фотонов молекулы водяного льда распадаются, высвобождая кислород и водород. Синтез H2O2 возможен даже из смеси диоксида углерода и водного льда в условиях Харона. Это подтвердили лабораторные эксперименты.
