"Джеймс Вебб" знайшов етан і водяний лід на трьох карликових планетах з Пояса Койпера
Інфрачервоний космічний телескоп "Джеймс Вебб" виміряв склад поверхні трьох карликових планет із пояса Койпера - Седні, Гунгуна та Квавару. Телескоп виявив на них різні органічні молекули, а також водяний лід, і визначили, що всі три тіла зазнали геохімічної еволюції, подібної до більших карликових планет, а також мають запаси метану для його заповнення на поверхні. Препрінт доступний на сайті arXiv.org.
Зображення Седні, Гунгуна та Квавару, отримані інтегральним польовим блоком NIRSpec J. P. Emery et al. / arXiv, 2023
Дослідження тіл з Пояса Койпера, розташованого за Плутоном, вкрай важливі для розуміння складу речовини, з якої утворилася Сонячна система, та умов, за яких ці тіла формувалися. Цікаво також, як ці тіла еволюціонували під дією тривалого опромінення космічними променями, сублімації та переосадження летких речовин.
Група астрономів на чолі з Джошуа Емері (Joshua Emery) з Університету Північної Арізони опублікувала результати спектроскопічних спостережень за карликовими планетами Седна, Гунгун і Квавар з Пояса Койпера за допомогою інструменту NIRSpec «Джеймса Вебба»2 від 0,7 до 5,2 мікрометра.
Ці об'єкти цікаві тим, що досить великі, щоб мати сферичну форму і утримувати на поверхні надзвичайно леткі сполуки, а їхні надра могли піддатися процесам плавлення та диференціації. Седна є найбільшим (діаметр 995 кілометрів) відомим представником внутрішньої хмари Оорта, який не наближається до Сонця ближче, ніж на 76 астрономічних одиниць, проводячи більшу частину часу за межами геліосфери. Гунгун має діаметр 1230 кілометрів, витягнуту орбітою, одним супутником і знаходиться в орбітальному резонансі 3:10 з Нептуном. Що стосується Квавару, то це представник гарячої популяції класичних об'єктів Пояса Койпера з діаметром 1086 кілометрів і майже круговою орбітою, на середній відстані 44 астрономічні одиниці від Сонця.
Усі три тіла демонструють почервоніння, яке пов'язують із обробленим космічним випромінюванням метановим льодом та складними органічними молекулами (толінами), також спостерігаються ознаки наявності водяного льоду. Седна, судячи з спектрів, найбагатша на етан, за нею йде Гунгун, а потім — Квавар. Етан на цих тілах, швидше за все, утворився внаслідок впливу на метан ультрафіолетового випромінювання та космічної радіації, що підтверджується виявленням ацетилену та етилену у спектрі Седні. Сєдна також характеризується невеликим вмістом вуглекислоти.
Спектр Гонгуна демонструє більш явний, ніж у Седни, вміст водяного льоду, але ще явніше виражений водяний лід у спектрі Квавару. На Гонгуні та Седні виявлено складні органічні сполуки та вуглекислотний лід, а на Кваварі – ознаки наявності чадного газу та синильної кислоти.
Передбачається, що на Седні, Гунгуні та Кваварі є резервуари з метаном, що виснажується за рахунок процесів опромінення, можливо, вони утворилися в результаті внутрішньої геохімічної еволюції тіл. Відсутність виявлення молекулярного азоту може бути пов'язана з його високою леткістю, швидкою втратою і малими запасами, а відмінності в уявленні вмісту продуктів опромінення метану може бути через відмінності орбіт. Низький вміст вуглекислоти може бути пов'язаний з летючими льодами або продуктами опромінення, що покривають тугоплавкий вуглекислотний лід.