Харон, найбільший місяць карликової планети Плутон, активно досліджують із наземних та космічних телескопів. Завдяки місії «Нові горизонти» вчені мають дані про його геологію. На відміну від великих мешканців пояса Койпера, поверхня цього супутника, за винятком полюсів, не затягнута надлетучими компонентами, а тому відкрита для вивчення. Американські дослідники виявили у складі Харона дві нові сполуки і з’ясували їхнє джерело. Це допоможе встановити початковий склад транснептунових об’єктів.
Харон привернув увагу астрономів із самого відкриття в 1978 році, проте донедавна його спостереження обмежувалися довжиною хвилі менше ніж 2,5 мікрометра, залишаючи прогалину в знаннях про її склад. Встановлено присутність на поверхні цього супутника водяного льоду, аміакмісних компонентів, органічних сполук. А ось реєстрація таких речовин, як діоксид вуглецю (CO2) та пероксид водню (H2O2), була неможлива. Тим часом ця інформація важлива для розуміння походження об’єктів з пояса Койпера, включаючи Плутон та інші карликові планети.
Для пошуку нових речовин на Хароні якнайкраще підходить спектрограф у ближній інфрачервоній області NIRSpec на борту телескопа «Джеймс Вебб». Вчені зі США та Франції на чолі з групою з Південно-Західного дослідницького інституту проаналізували спектри поглинання в діапазоні від 2,5 до 5,2 мікрометра та виявили присутність CO2 та H2O2. Стаття про це вийшла в журналі Nature Communications.
«Розширені наглядові можливості „Джеймса Вебба“ дозволили нашій групі досліджувати світло, розсіяне з поверхні Харона, на більшій довжині хвилі, ніж було доступно раніше. Це доповнило наші знання про склад дивовижного космічного тіла», – заявив Йе Вонг з Інституту досліджень космосу за допомогою космічного телескопа (США), співавтор нової публікації.
Щоб зрозуміти джерело вуглекислого газу на Хароні, дослідники порівняли дані спостережень з лабораторними експериментами та детальними спектральними моделями поверхні. Як референс взяли дані спостережень за поверхнею супутника Юпітера – Європи. Аналіз показав, що чистий кристалічний CO2 покривають багату водним льодом поверхню.
«Згідно з нашою інтерпретацією, верхній шар діоксиду вуглецю походить з надр, він оголився в результаті ударних подій. CO2 був присутній у галузях протопланетного диска, де сформувалася система Плутона», – пояснила провідний автор наукової роботи Сільвія Протопапа.
Наявність пероксиду водню ясно вказує на те, що поверхня супутника Плутона перетворять ультрафіолетове випромінювання, енергетичні частинки сонячного вітру та галактичних космічних променів. Під дією іонів, електронів та фотонів молекули водяного льоду розпадаються, вивільняючи кисень та водень. Синтез H2O2 можливий навіть із суміші діоксиду вуглецю та водного льоду в умовах Харона. Це підтвердили лабораторні досліди.