Met behulp van ruimtetelescoop James Webb hebben onderzoekers nu koolstofdioxide- en koolmonoxide-ijs ontdekt op transneptunische objecten, oftewel hemellichamen die zich voorbij de baan van Neptunus bevinden. Het suggereert dat CO2 er al was nog voor het zonnestelsel vorm kreeg.
Dat is te lezen in het blad Nature Astronomy. Astronomen baseren hun conclusies op waarnemingen van de James Webb Space Telescope. Met behulp van deze telescoop bekeken ze 59 transneptunische objecten en Centaur-planetoïden (voornamelijk uit ijs bestaande planetoïden tussen de baan van Jupiter en Neptunus). Het resulteert in de ontdekking van koolstofdioxide in 56 transneptunische objecten, terwijl koolmonoxide is aangetroffen in 28 transneptunische objecten.
Onverwacht
En kwam toch wel als een verrassing, zo vertelt onderzoeker Mário Nascimento De Prá. “We hadden niet verwacht dat koolstofdioxide zo alomtegenwoordig zou zijn in de transneptunische regio, en nog minder dat koolmonoxide aanwezig zou zijn in zoveel transneptunische objecten.”
Protoplanetaire schijf
De ontdekking hint erop dat koolstofdioxide er – in de vorm van ijs – al was nog voor het zonnestelsel vorm kreeg. “Transneptunische objecten zijn overblijfselen van het planeetvormingsproces,” legt de Prá uit. “Omdat ze op grotere afstand van de zon ontstaan zijn en kleiner zijn dan de planeten, herbergen ze onaangeroerde informatie over de oorspronkelijke samenstelling van de protoplanetaire schijf.
Een protoplanetaire schijf is een gas- en stofschijf die zich rond pasgeboren sterren bevindt en waaruit in een later stadium hemellichamen – zoals planeten, planetoïden, kometen, etc. – gevormd worden. Ook onze zon bezat zo’n protoplanetaire schijf. En de samenstelling van transneptunische objecten kan ons dus meer vertellen over de samenstelling van die schijf. Heel concreet hint de aanwezigheid van koolstofdioxide in transneptunische objecten er volgens de onderzoekers op dat koolstofdioxide-ijs rijkelijk voorhanden was in de koude, buitenste regionen van die gas- en stofschijf.
CO
“Hoewel de koolstofdioxide waarschijnlijk aan de protoplanetaire schijf onttrokken is, is de oorsprong van de koolstofmonoxide wat onzekerder,” vertelt De Prá. “Koolmonoxide is, zelfs op de koude oppervlakken van de transneptunische objecten, een vluchtige stof. We kunnen niet uitsluiten dat het uit de protoplanetaire schijf afkomstig is en op de één of andere manier tot op heden behouden is gebleven.” Maar dat is dus niet echt aannemelijk. “Koolstofmonoxide zou ook gevormd kunnen worden doordat (de transneptunische objecten, red.) constant gebombardeerd worden door ionen afkomstig van de zon of andere bronnen,” vertelt onderzoeker Elsa Hénault. “We zijn deze hypothese momenteel nader aan het verkennen.”
Verschillen
Ondertussen geeft ook de detectie van koolstofdioxide-ijs op transneptunische objecten stof tot nadenken, aldus Hénault. “Hoewel we ontdekten dat CO2 alomtegenwoordig is op transneptunische objecten, is het er zeker niet uniform over verspreid. Sommige objecten zijn arm aan koolstofdioxide, terwijl andere er juist rijk aan zijn en ook koolstofmonoxide herbergen. Sommige objecten herbergen puur koolstofdioxide, terwijl het bij andere juist gemengd is met andere stoffen.” Zoals bijvoorbeeld methanol en waterijs. Het roept natuurlijk de vraag op hoe die verschillen te verklaren zijn. De onderzoekers vroegen zich dat ook af en hebben zich erin vastgebeten. Het leidt tot de conclusie dat de verschillen onder meer te herleiden zijn naar het feit dat deze objecten in verschillende regio’s het levenslicht hebben gezien en met name in hun prille jaren een andere ontwikkeling hebben doorgemaakt. En dat betekent weer dat we door te kijken naar de aanwezigheid van bijvoorbeeld CO2 en CO meer te weten kunnen komen over het ontstaan en de geschiedenis van transneptunische objecten, zo stelt De Prá. “Onze bevindingen kunnen belangrijke grenzen stellen als we nadenken over waar deze objecten zijn gevormd, hoe ze de regio waarin ze tegenwoordig te vinden zijn, hebben bereikt en hoe hun oppervlakken zich sinds hun vorming hebben ontwikkeld.”
Hoewel het onderzoek heel wat nieuwe inzichten oplevert, roept het ook veel nieuwe vragen op. Allereerst natuurlijk over de herkomst van de aangetroffen koolstofmonoxide. Maar daar blijft het zeker niet bij, aldus De Prá. “Als het gaat om waar deze transneptunische objecten van gemaakt zijn en hoe ze tot stand zijn gekomen, hebben we nog maar het topje van de ijsberg gezien.” En dus moet er nog een hoop werk verzet worden. De door De Prá en collega’s verzamelde data kunnen daar zeker bij helpen, denkt Hénault. “Onze rijke observaties zullen wetenschappers nog jarenlang bezighouden.”
