Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), gli astronomi hanno rilevato anidride carbonica e perossido di idrogeno sulla superficie ghiacciata della luna più grande di Plutone, Caronte. Rilevare queste molecole potrebbe dire agli scienziati come sono nati Caronte e altri corpi ghiacciati ai margini del Sistema Solare. Sin dalla sua scoperta nel 1978, Caronte è stato ampiamente studiato. Le ricerche precedenti sono state limitate in termini di quali lunghezze d’onda della luce potevano essere esplorate durante queste analisi. La scoperta è stata pubblicata il 1 Ottobre su Nature (rif.)
Questo ha lasciato lacune nella nostra comprensione della composizione superficiale di questa lontana luna. Di conseguenza, sebbene gli scienziati abbiano rilevato ghiaccio d’acqua, specie contenenti ammoniaca e composti organici su Caronte, l’anidride carbonica e il perossido di idrogeno sono sfuggiti al rilevamento.
La nuova ricerca
Il team, guidato da Silvia Protopapa del Southwest Research Institute (SwRI), ha colmato queste lacune studiando Caronte con lo strumento Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) di James Webb. “La nostra ricerca rivela che la superficie di Caronte conserva prove della sua formazione attraverso la presenza di anidride carbonica. Allo stesso tempo segni di processi di irradiazione, indicati dalla presenza di perossido di idrogeno”, ha detto Protopapa. “Queste scoperte ampliano l’inventario compositivo noto di Caronte, che include ghiaccio d’acqua, specie contenenti ammoniaca e materiali organici responsabili della sua colorazione grigia e rossa”.
Caronte è un corpo di medie dimensioni, largo circa 1.207 chilometri, situato nella Fascia di Kuiper, un anello di detriti ghiacciati, comete e pianeti nani , noti anche come oggetti transnettuniani (TNO), ai margini del Sistema Solare. A differenza di molti degli oggetti più grandi di questa zona, la superficie di Caronte non è oscurata da ghiacci volatili come il metano. Questo significa che offre agli scienziati preziose informazioni sugli effetti dell’esposizione alla luce solare e della formazione di crateri su questi corpi distanti. Inoltre, Caronte è l’unico TNO di medie dimensioni per il quale è disponibile una mappatura geologica. Questo grazie ai dati raccolti dalla sonda spaziale New Horizons della NASA, che ha visitato il sistema di Plutone circa un decennio fa.
“Nel complesso, questi fattori rendono Caronte un obiettivo inestimabile da cui possiamo imparare molto”, ha affermato Protopapa. “Le nostre scoperte forniscono preziose informazioni su come processi come l’esposizione alla luce solare e la formazione di crateri modellano la superficie di Caronte. Per estensione possiamo pensare lo stesso di altri corpi ghiacciati di medie dimensioni oltre l’orbita di Nettuno“.
Sorprese fantastiche su Caronte
La composizione di stelle, pianeti e lune può essere determinata dalla luce che emettono o riflettono dalla loro superficie. Ciò è possibile perché gli elementi assorbono ed emettono luce a lunghezze d’onda specifiche. Osservando gli spettri di un corpo celeste tramite una tecnica chiamata spettroscopia si rivelano le impronte digitali di elementi e composti chimici. Il tema di ricerca è giunto alla conclusione confrontando le osservazioni spettroscopiche James Webb con misurazioni di laboratorio e modelli spettrali dettagliati della superficie di Caronte. L’anidride carbonica è presente principalmente come rivestimento superficiale su un sottosuolo ricco di ghiaccio d’acqua.
“La superficie di Caronte, come rivelata dalla missione New Horizons, presenta numerosi crateri circondati da luminose coperte di materiale espulso, ricche di ghiaccio d’acqua e composti contenenti ammoniaca”, ha spiegato Protopapa. Queste caratteristiche geologiche suggeriscono che i materiali provenienti da sotto la superficie sono stati esposti da eventi di impatto, fornendo una finestra sulla composizione del sottosuolo della luna. “La nostra interpretazione preferita è che lo strato superiore di anidride carbonica abbia origine dall’interno e sia stato esposto alla superficie attraverso eventi di craterizzazione”.
Inoltre l’anidride carbonica era nota perché il composto è presente in regioni del disco protoplanetario da cui si è formato il sistema di Plutone. Il fatto che l’anidride carbonica non sia stata individuata dalla sonda spaziale New Horizons della NASA quando ha visitato Plutone e ha catturato immagini di Caronte nel 2015 preoccupa gli scienziati da un po’ di tempo. “La rilevazione dell’anidride carbonica è stata una soddisfacente conferma delle nostre aspettative”, ha proseguito Protopapa.
ll perossido di idrogeno
Ciò che non era previsto dal team era il rilevamento di perossido di idrogeno. “La scoperta del perossido di idrogeno su Caronte è stata una sorpresa.
Onestamente non mi aspettavo di trovarne traccia in superficie”, ha detto Protopapa. “Si sa che il perossido di idrogeno è presente sulla superficie della luna di Giove, Europa fin dagli anni 2000. Non avrei mai immaginato di scrivere un articolo che confrontasse questi satelliti ghiacciati, Caronte ed Europa, dato quanto
sono diversi i loro ambienti”.
Questa molecola su Caronte suggerisce al team che la superficie ricca di ghiaccio della luna più grande di Plutone sia attivamente alterata dalla luce ultravioletta del Sole, dalle particelle energetiche del vento solare e dai flussi di particelle cariche provenienti da oltre il sistema solare, chiamati raggi cosmici galattici. “Il perossido di idrogeno si forma dalla combinazione di radicali di ioni idrossido vicini, che hanno origine dalla rottura delle molecole d’acqua a causa di ioni, elettroni o fotoni in arrivo”, ha continuato Protopapa. “Il nostro team ha condotto nuove misurazioni di laboratorio per confermare che è possibile generare perossido di idrogeno anche quando è presente anidride carbonica”.
Il team non ha ancora finito con la luna più grande di Plutone. James Webb continuerà a studiare Caronte e gli scienziati useranno i dati risultanti per comprendere meglio i TNO ghiacciati nel loro complesso. “Le future osservazioni del JWST mirate alle lacune spettrali, non coperte dai dati attuali, potrebbero portare a nuove scoperte su Caronte e ad ampliare ulteriormente il suo inventario chimico, rivelando forse altri meccanismi in gioco”, ha affermato Protopapa.
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