«Джеймс Уэбб» нашел этан и водяной лед на трех карликовых планетах из Пояса Койпера

Инфракрасный космический телескоп «Джеймс Уэбб» измерил состав поверхности трех карликовых планет из пояса Койпера — Седны, Гунгуна и Квавара. Телескоп обнаружил на них различных органические молекулы, а также водяной лед, и определил, что все три тела претерпели геохимическую эволюцию, подобную более крупным карликовым планетам, а также обладают запасами метана для его восполнения на поверхности. Препринт доступен на сайте arXiv.org.

Исследования тел из Пояса Койпера, расположенного за Плутоном, крайне важны для понимания состава вещества, из которого образовалась Солнечная система, и условий, при которых эти тела формировались. Интересно также, как эти тела эволюционировали под действием длительного облучения космическими лучами, сублимации и переосаждения летучих веществ.

Группа астрономов во главе с Джошуа Эмери (Joshua Emery) из Университета Северной Аризоны опубликовала результаты спектроскопических наблюдений за карликовыми планетами Седна, Гунгун и Квавар из Пояса Койпера при помощи инструмента NIRSpec «Джеймса Уэбба», проведенных в сентябре и ноябре 2022 года в диапазоне длин волн от 0,7 до 5,2 микрометра.

Эти объекты интересны тем, что достаточно велики, чтобы обладать сферической формой и удерживать на поверхности чрезвычайно летучие соединения, а их недра могли подвергнуться процессам плавления и дифференциации. Седна является крупнейшим (диаметр 995 километров) известным представителем внутреннего облака Оорта, который не приближается к Солнцу ближе, чем на 76 астрономических единиц, проводя большую часть времени за пределами гелиосферы. Гунгун обладает диаметром 1230 километров, вытянутой орбитой, одним спутником и находится в орбитальном резонансе 3:10 с Нептуном. Что касается Квавара, то это представитель горячей популяции классических объектов Пояса Койпера с диаметром 1086 километров и почти круговой орбитой, на среднем расстоянии 44 астрономических единицы от Солнца.

Все три тела демонстрируют покраснение, которое связывают с обработанным космическим излучением метановым льдом и сложными органическими молекулами (толинами), также наблюдаются признаки наличия водяного льда. Седна, судя по спектрам, наиболее богата этаном, за ней идет Гунгун, а после — Квавар. Этан на этих телах, скорее всего, образовался в результате воздействия на метан ультрафиолетового излучения и космической радиации, что подтверждается обнаружением ацетилена и этилена в спектре Седны. Седна также характеризуется небольшим содержанием углекислоты.

Спектр Гонгуна демонстрирует более явное, чем у Седны, содержание водяного льда, но еще более явно выражен водяной лед в спектре Квавара. На Гонгуне и Седне обнаружены сложные органические соединения и углекислотный лед, а на Кваваре — признаки наличия угарного газа и синильной кислоты.

Предполагается, что на Седне, Гунгуне и Кваваре есть резервуары с метаном, который истощается за счет процессов облучения, возможно они образовались в результате внутренней геохимической эволюции тел. Отсутствие обнаружения молекулярного азота может быть связано с его высокой летучестью, быстрой потерей и малыми запасами, а различия в кажущемся содержании продуктов облучения метана может быть из-за различия орбит. Низкое содержание углекислоты может быть связано с летучими льдами или продуктами облучения, покрывающими тугоплавкий углекислотный лед.

Ранее мы рассказывали о том, как у карликовой планеты Квавар нашли второе кольцо.