Харон раскрыл секреты: углекислый газ и перекись водорода на спутнике Плутона

Исследовательская команда под руководством Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI) обнаружила спектральные сигнатуры углекислого газа и перекиси водорода на Хароне — крупнейшем спутнике Плутона. Эти открытия были сделаны благодаря наблюдениям космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), которые дополнили и расширили предыдущие данные миссии New Horizons. Изучение состава поверхности Харона позволяет получить более глубокие знания о его формировании и эволюции.

Это первый случай, когда на поверхности Харона были обнаружены углекислый газ и перекись водорода. Ранее ученые знали о составе поверхности этого спутника, который включает водяной лед, соединения аммиака и органические вещества, придающие Харону серый и красноватый оттенки.

"Харон — это единственный объект пояса Койпера средних размеров (диаметром от 300 до 1000 миль), который был геологически нанесен на карту благодаря миссии New Horizons под руководством SwRI, пролетевшей мимо системы Плутона в 2015 году", — говорит Сильвия Протопапа, ведущий автор статьи в журнале Nature Communications и соисследователь New Horizons.

По ее словам, поверхность Харона, не закрытая высоколетучими льдами, такими как метан, дает ценную информацию о том, как солнечное облучение и кратерные воздействия влияют на объекты пояса Койпера.

Телескоп Уэбба предоставляет уникальную возможность для детального исследования ледяных объектов за пределами орбиты Нептуна. В 2022 и 2023 годах команда провела четыре наблюдения системы Плутон-Харон с использованием спектрографа JWST в ближнем инфракрасном диапазоне. Это позволило получить полное покрытие северного полушария Харона с разными геометриями наблюдений.

"Способности Уэбба по наблюдению на более длинных волнах позволили нам лучше понять сложный состав Харона", — отмечает Ян Вонг из Научного института космического телескопа.

Расширенный диапазон длин волн, которые охватывают данные JWST, выявил признаки углекислого газа на поверхности Харона. Сравнив спектроскопические наблюдения с лабораторными данными и спектральными моделями, команда пришла к выводу, что углекислый газ находится в основном в виде поверхностного слоя над богатой водяным льдом подповерхностью.

"Предполагается, что углекислый газ на поверхности Харона произошел из внутренних слоев и был вынесен на поверхность вследствие кратерных воздействий", — добавляет Протопапа. Присутствие CO₂ на Хароне также указывает на условия протопланетного диска, в котором сформировалась система Плутона.

Кроме того, ученые обнаружили перекись водорода на поверхности Харона, что свидетельствует об изменении водяного льда под воздействием солнечного ультрафиолета и частиц солнечного ветра и космических лучей. Перекись водорода образуется в результате реакции атомов кислорода и водорода, вызванной разрушением водяного льда под влиянием ионов, электронов или фотонов.

"Наши лабораторные эксперименты в центре CLASSE (Центр лабораторных астрофизических и космических экспериментов) SwRI показали, что перекись водорода может формироваться даже в смесях углекислого газа и водяного льда в условиях, аналогичных Харону", — отметил Уджвал Раут из SwRI.

Это исследование демонстрирует возможности телескопа Уэбба по обнаружению сложных поверхностных компонентов, сформированных воздействием ударов и облучения. "Благодаря синергии наблюдений JWST, спектрального моделирования и лабораторных экспериментов, мы получили новые знания о Хароне, которые можно применить и к другим аналогичным объектам за орбитой Нептуна", — заключает Протопапа.

Уточнения

Плуто́н (134340 Pluto, символы: и ) — крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы, транснептуновый объект и десятое по массе (без учёта спутников) небесное тело, обращающееся вокруг Солнца — после восьми планет и Эриды.