Recentemente, un team di ricercatori dell’ Southwest Research Institute (SwRI) ha utilizzato il Webb Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) per esaminare da vicino il sistema Pluto-Charon. Le loro osservazioni hanno rilevato per la prima volta anidride carbonica solida e perossido di idrogeno sulla superficie della luna più grande di Plutone. Queste scoperte arricchiscono le informazioni già ottenute sui materiali chimici presenti su Caronte attraverso telescopi terrestri e la missione New Horizons. Rivelano inoltre di più sulla composizione chimica degli oggetti che compongono la Fascia di Kuiper.
Il team era guidato da Silvia Protopapa, scienziata principale presso il Dipartimento di Studi Spaziali del SwRI e co-investigatrice della missione New Horizons. Era accompagnata da membri del Space Telescope Science Institute (STScI), del Florida Space Institute, dell’Osservatorio Lowell, del SETI Institute, del Pinhead Institute, dell’Institut d’Astrophysique Spatiale, del Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), dell’Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) e del NASA Goddard Space Flight Center. L’articolo che dettaglia le loro scoperte è recentemente apparso in Nature Communications.
Le osservazioni facevano parte del programma di Garanzia di Osservazione del Webb (GTO) programma 1191, che si è avvalso della Near Infrared Camera (NIRCam) del Webb per studiare gli Oggetti della Fascia di Kuiper (KBO). Dr. John Stanberry, il principale investigatore del programma, è uno scienziato strumentale per la NIRCam del Webb presso il Space Telescope Science Institute (STScI). Il team ha utilizzato il NIRSpec del Webb per condurre quattro osservazioni del sistema Pluto-Charon tra il 2022 e il 2023, fornendo una copertura completa dell’emisfero settentrionale di Caronte.
Le misurazioni spettroscopiche di Webb hanno rivelato firme di anidride carbonica, che il team ha confrontato con misurazioni di laboratorio e modelli spettrali dettagliati della superficie. Hanno concluso che l’anidride carbonica è presente principalmente come un velo superficiale su un sottostante ricco di ghiaccio d’acqua. Come ha spiegato Dr. Protopapa in un recente comunicato stampa del SwRI:
“Caronte è l’unico oggetto medio della Fascia di Kuiper, con un diametro compreso tra 300 e 1.000 miglia, ad essere stato mappato geologicamente, grazie alla missione New Horizons guidata dal SwRI, che ha sorvolato il sistema di Plutone nel 2015. A differenza di molti degli oggetti più grandi nella Fascia di Kuiper, la superficie di Caronte non è oscurata da ghiacci altamente volatili come il metano e fornisce quindi preziose informazioni su come processi come l’esposizione alla luce solare e il cratering influenzano questi corpi distanti.
“L’interpretazione che preferiamo è che il livello superiore di anidride carbonica provenga dall’interno e sia stato esposto alla superficie attraverso eventi di cratering. Si sa che l’anidride carbonica è presente in regioni del disco protoplanetario da cui è formato il sistema di Plutone.”
Plutone e Caronte. Credito: NASA/JHUAPL/SwRI
Il perossido di idrogeno si forma quando il ghiaccio d’acqua si scompone a livello atomico a causa dell’esposizione alla luce ultravioletta, particelle cariche provenienti dal Sole (vento solare) e raggi cosmici galattici. La sua presenza sulla superficie di Caronte indica che la superficie ricca di ghiaccio d’acqua è soggetta a fotolisi. Questo è simile al modo in cui l’esposizione alla radiazione solare causa il metano a creare tolin, il che spiega perché i corpi nel Sistema Solare esterno abbiano un aspetto rossastro. Ha dichiarato il Dr. Ujjwal Raut del SwRI, leader del Cornell Laboratory for Accelerator-based ScienceS and Education (CLASSE) e secondo autore dell’articolo:
“Gli esperimenti di laboratorio condotti presso la struttura CLASSE del SwRI sono stati fondamentali per dimostrare che il perossido di idrogeno può formarsi anche in miscele di anidride carbonica e ghiaccio d’acqua in condizioni analoghe a quelle di Caronte.”
Le scoperte del team dimostrano la capacità del Webb di rivelare complesse firme superficiali, che possono fornire agli astronomi ulteriori informazioni sulla composizione chimica, formazione ed evoluzione dei corpi nel nostro Sistema Solare e oltre. Le stesse capacità consentono agli astronomi di caratterizzare le atmosfere degli esopianeti per vedere se contengono gli ingredienti necessari a sostenere la vita (così come la conosciamo).
“Le nuove intuizioni sono state possibili grazie alla sinergia tra le osservazioni di Webb, la modellazione spettrale e gli esperimenti di laboratorio e possono essere applicabili ad altri oggetti simili di dimensioni medie oltre Nettuno,” ha affermato Protopapa.
Ulteriori informazioni: SWRI, Nature Communications
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