En utilisant le Télescope spatial James Webb (JWST), les astronomes ont détecté du dioxyde de carbone et du peroxyde d’hydrogène sur la surface gelée de la plus grande lune de Pluton, Charon. La détection de ces molécules pourrait permettre aux scientifiques de comprendre comment sont nés Charon et d’autres corps glacés situés aux confins du système solaire.
Depuis sa découverte en 1978, Charon a fait l’objet de nombreuses études, mais les recherches antérieures étaient limitées en termes de longueurs d’onde de lumière pouvant être explorées lors de ces analyses. Cela a laissé des lacunes dans notre compréhension de la composition de la surface de cette lune de Pluton. En conséquence, bien que les scientifiques aient détecté de la glace d’eau, des espèces contenant de l’ammoniac et des composés organiques sur Charon, le dioxyde de carbone et le peroxyde d’hydrogène ont échappé à la détection. Jusqu’à présent, c’est le cas.
L’équipe, dirigée par Silvia Protopapa du Southwest Research Institute (SwRI), a comblé ces lacunes en étudiant Charon avec l’instrument spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) du JWST.
« Nos recherches révèlent que la surface de Charon conserve des preuves de sa formation grâce à la présence de dioxyde de carbone, ainsi que des signes de processus d’irradiation, indiqués par la présence de peroxyde d’hydrogène », a déclaré Protopapa à Space.com. « Ces découvertes élargissent l’inventaire de composition connu de Charon, qui comprend de la glace d’eau, des espèces contenant de l’ammoniac et des matières organiques responsables de sa coloration grise et rouge. »
Charon est un corps de taille moyenne d’environ 1 207 kilomètres de large et situé dans la ceinture de Kuiper, un anneau de débris glacés, de comètes et de planètes naines, également appelés objets trans-neptuniens (TNO), aux confins du système solaire.
Contrairement à la plupart des objets plus gros de la ceinture de Kuiper, la surface de Charon n’est pas obscurcie par des glaces volatiles comme le méthane, ce qui signifie qu’elle offre aux scientifiques des informations précieuses sur les effets de l’exposition au soleil et des cratères sur ces corps lointains. De plus, Charon est le seul TNO de taille moyenne pour lequel une cartographie géologique est disponible. Cela est dû aux données recueillies par la sonde spatiale New Horizons de la NASA, qui a visité le système Pluton il y a une dizaine d’années.
« Dans l’ensemble, ces facteurs font de Charon une cible inestimable dont nous pouvons tirer de nombreux enseignements », a déclaré Protopapa. « Nos résultats fournissent des informations précieuses sur la façon dont des processus tels que l’exposition au soleil et les cratères façonnent la surface de Charon et, par extension, d’autres corps glacés de taille moyenne au-delà. Neptunel’orbite. »
De belles surprises sur Charon
La composition des étoiles, des planètes et des lunes peut être déterminée à partir de la lumière qu’elles émettent ou réfléchissent depuis leur surface. Cela est possible parce que les éléments absorbent et émettent de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques. Ainsi, l’observation du spectre d’un corps céleste via une technique appelée « spectroscopie » révèle les « empreintes digitales » d’éléments et de composés chimiques.
Protopapa et ses collègues sont parvenus à leurs conclusions en comparant les observations spectroscopiques JWST avec des mesures en laboratoire et des modèles spectraux détaillés de la surface de Charon. Cela les a amenés à conclure que le dioxyde de carbone est principalement présent sous forme de placage de surface sur un sous-sol riche en glace d’eau.
« La surface de Charon, révélée par la mission New Horizons, présente de nombreux cratères entourés de couvertures d’éjectas brillantes riches en glace d’eau et en composés contenant de l’ammoniac », a expliqué Protopapa. « Ces caractéristiques géologiques suggèrent que des matériaux situés sous la surface ont été exposés par des événements d’impact, ouvrant ainsi une fenêtre sur la composition souterraine de la lune.
« Notre interprétation préférée est que la couche supérieure de dioxyde de carbone provient de l’intérieur et a été exposée à la surface lors d’événements de cratère. »
Elle a ajouté que du dioxyde de carbone était également attendu car le composé est connu pour être présent dans les régions du disque protoplanétaire à partir duquel le système Pluton s’est formé. Le fait que le dioxyde de carbone n’ait pas été détecté par la sonde New Horizons de la NASA lors de sa visite sur Pluton et de la capture d’images de Charon en 2015 inquiète les scientifiques depuis un certain temps.
« La détection du dioxyde de carbone a été une confirmation satisfaisante de nos attentes », a poursuivi Protopapa.
Ce à quoi l’équipe ne s’attendait pas, c’était la détection de peroxyde d’hydrogène.
« La détection de peroxyde d’hydrogène sur Charon a été une surprise.
Honnêtement, je ne m’attendais pas à en trouver des preuves à la surface », a déclaré Protopapa. « On sait que le peroxyde d’hydrogène est présent à la surface de la lune de Jupiter, Europe, depuis les années 2000. Je n’aurais jamais imaginé que j’écrirais un article comparant
ces satellites de glace, Charon et Europe, étant donné la différence entre leurs
les environnements le sont. »
La présence surprise de peroxyde d’hydrogène sur Charon a suggéré à l’équipe que la surface riche en glace d’eau de la plus grande lune de Pluton est activement altérée par la lumière ultraviolette du soleil, les particules énergétiques du vent solaire et les flux de particules chargées provenant d’au-delà de la planète. système solaire appelé « rayons cosmiques galactiques ».
« Le peroxyde d’hydrogène se forme à partir de la combinaison de radicaux d’ions hydroxydes voisins, qui proviennent de la rupture des molécules d’eau due à l’arrivée d’ions, d’électrons ou de photons », a poursuivi Protopapa. « Notre équipe a effectué de nouvelles mesures en laboratoire pour confirmer qu’il est possible de générer du peroxyde d’hydrogène même en présence de dioxyde de carbone. »
L’équipe n’en a pas encore fini avec la plus grande lune de Pluton. Le JWST continuera d’étudier Charon et les scientifiques utiliseront les données obtenues pour mieux comprendre les TNO glacés dans leur ensemble.
« Les futures observations du JWST ciblant les lacunes spectrales, non couvertes par les données actuelles, pourraient conduire à de nouvelles découvertes de Charon et élargir davantage son inventaire chimique, révélant éventuellement d’autres mécanismes en jeu », a déclaré Protopapa.
Les recherches de l’équipe ont été publiées mardi 1er octobre dans la revue Communications naturelles.
Initialement publié sur Espace.com.
