Харон, самая большая луна Плутона, является объектом пристального внимания ученых, которые изучают его с помощью наземных и космических телескопов. Данные, полученные в ходе миссии «Новые горизонты», предоставили информацию о геологическом строении этого спутника. В отличие от более крупных тел, населяющих пояс Койпера, его поверхность, за исключением полюсов, практически лишена сверхлетучих веществ, что облегчает ее изучение. Американские ученые выявили два новых соединения в составе Харона и определили их происхождение. Это позволит установить первоначальный состав транснептуновых объектов.
Харон с момента своего открытия в 1978 году привлек интерес астрономов, однако до последнего времени наблюдения за ним были ограничены длиной волны менее 2,5 микрометра, что не позволяло получить полное представление о его составе. На поверхности этого спутника зафиксировано наличие водяного льда, соединений, содержащих аммиак, и органических веществ. Что касается регистрации таких компонентов, как диоксид углерода (CO 2) и пероксид водорода (H2O2), подобное исследование оказалось невозможным. Однако эти сведения имеют значение для выяснения истоков объектов, расположенных в поясе Койпера, в том числе Плутона и других карликовых планет.
Спектрограф в ближней инфракрасной области NIRSpec, установленный на телескопе «Джеймс Уэбб», является оптимальным инструментом для обнаружения новых веществ на Хароне. Исследователи из США и Франции, работавшие под руководством специалистов из Юго-западного исследовательского института, провели анализ спектров поглощения в диапазоне от 2,5 до 5,2 микрометра и зафиксировали наличие CO 2 и H2O2. Статья об этом вышла в журнале Nature Communications.
«Благодаря улучшенным возможностям наблюдения телескопа „Джеймс Уэбб“ наша команда смогла изучить свет, отраженный от поверхности Харона, в более широком диапазоне длин волн, чем когда-либо прежде. Это позволило расширить наши представления о составе этого необыкновенного космического объекта», — сообщил Йе Вонг, сотрудник Института космических исследований (США) и соавтор новой научной работы.
Для определения происхождения углекислого газа на Хароне ученые сопоставили результаты наблюдений с лабораторными исследованиями и детальными моделями спектральных характеристик поверхности. В качестве эталона были использованы данные наблюдений за поверхностью спутника Юпитера — Европы. Проведенный анализ выявил, что чистый кристаллический CO 2 покрывают богатую водным льдом поверхность.
«По нашему мнению, верхний слой диоксида углерода имеет мантийное происхождение и был вынесен на поверхность в результате столкновений. CO 2 присутствовал в областях протопланетного диска, где сформировалась система Плутона», — пояснила ведущий автор научной работы Сильвия Протопапа.
Наличие пероксида водорода свидетельствует о том, что поверхность спутника Плутона подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, энергетических частиц солнечного ветра и галактических космических лучей. Под действием ионов, электронов и фотонов молекулы водяного льда разлагаются, выделяя кислород и водород. Синтез H 2O2 возможен даже из смеси диоксида углерода и водного льда в условиях Харона. Это подтвердили лабораторные эксперименты.