韦伯望远镜在冥王星的卫星卡戎上发现二氧化碳和过氧化物

詹姆斯-韦伯太空望远镜在卡戎上探测到了二氧化碳和过氧化氢。 这一突破为我们了解月球表面及其环境过程增添了重要细节。 资料来源：S. Protopapa/SwRI/NASA/ESA/CSA/STScI/JHUAPL

美国西南研究院（SwRI）领导的研究小组利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的数据，在冥王星最大的卫星卡戎的冰冻表面探测到了二氧化碳和过氧化氢。 这标志着在卡戎星上首次发现了这些化学物质，并扩大了其已知的化学物质清单，之前的化学物质清单包括水冰、氨化合物以及通过地面和太空观测确定的造成其灰色和红色色调的有机物质。

卡戎是唯一一个被绘制过地质图的中型柯伊伯带天体，直径在300到1000英里之间，这要归功于斯威士兰研究院领导的"新视野"号飞行任务，该任务于2015年飞越冥王星系统，SwRI 的 Silvia Protopapa 博士是Nature Communications上一项新研究的主要作者，也是 2015 年绘制冥王星系统地图的新视野号任务的共同研究员。他介绍说："与柯伊伯带中许多较大的天体不同，卡戎表面没有被甲烷等高挥发性的冰层遮挡，因此为了解阳光照射和陨石坑等过程如何影响这些遥远的天体提供了宝贵的见解。"

由 SwRI 领导的研究小组利用韦伯望远镜的观测数据（白色）探测到了冥王星最大的卫星卡戎上的二氧化碳和过氧化氢光谱特征，这扩大了之前新视野号飞越冥王星测量数据（粉红色）的波长覆盖范围。 JWST 和"新视野"号的数据在光谱形状和短波长光吸收带的强度方面是一致的；散射光绝对量的偏移在很大程度上可归因于观测几何形状的不同。 这些发现为新视野号成像的背景中所示的卡戎星的形成和演化提供了线索。 图片来源：S. Protopapa/SwRI/NASA/ESA/CSA/STSci/JHUAPL

詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）非常适合探索冥王星-沙龙星以及海王星以外的其他冰冻天体。 2022年和2023年，研究小组利用韦伯的近红外摄谱仪对冥王星-卡戎系统进行了四次观测，不同的观测角度全面覆盖了卡戎的北半球。

太空望远镜科学研究所（Space Telescope Science Institute）的科学家Ian Wong博士是这篇论文的共同作者。

对卡戎的韦伯测量的扩展波长覆盖揭示了二氧化碳的特征。 研究小组将光谱观测结果与实验室测量结果和表面的详细光谱模型进行了比较，得出结论认为，二氧化碳主要是作为富含水冰的次表层的表层表皮而存在。

"我们的首选解释是，上层二氧化碳来自内部，通过陨石坑事件暴露在地表。 众所周知，二氧化碳存在于冥王星系统形成的原行星盘区域，"Protopapa说。

詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）是有史以来最先进的太空观测站，旨在探索宇宙起源、遥远星系和系外行星。 它拥有强大的红外功能，可以捕捉来自遥远太空的详细图像和数据，为了解恒星和行星的形成以及其他世界的大气层提供无与伦比的洞察力。 资料来源：美国宇航局戈达德太空飞行中心

卡戎表面过氧化氢的存在清楚地表明，富含水冰的表面受到太阳紫外线以及来自太阳风和银河宇宙射线的高能粒子的改变。 过氧化氢由氧原子和氢原子形成，而氧原子和氢原子是由于离子、电子或光子的进入导致水冰破裂而产生的。

"在 SwRI 的 CLASSE（天体物理学和空间科学实验室实验中心）设施进行的实验室实验证明，即使在二氧化碳和水冰的混合物中，在与卡戎星类似的条件下，也能形成过氧化氢，"SwRI CLASSE 实验室负责人、论文第二作者 Ujjwal Raut 博士说。

该团队的研究展示了韦伯望远镜揭示撞击和辐照过程所形成的复杂表面特征的无与伦比的能力。

Protopapa说："韦伯望远镜的观测、光谱建模和实验室实验之间的协同作用使我们获得了新的见解，这些见解可能适用于海王星以外的其他类似中型天体。"

编译自/SciTechDaily