En dat is nog niet eens alles wat onderzoekers hebben gevonden.
Ruimtetelescoop James Webb heeft opnieuw zijn waarde getoond. Onderzoekers hebben namelijk met behulp van Webb voor het eerst koolstofdioxide én waterstofperoxide gevonden op het ijzige oppervlak van Charon, Pluto’s grootste maan. Deze ontdekking werpt nieuw licht op de samenstelling en evolutie van hemellichamen in de buitenste regionen van ons zonnestelsel.
Charon
Pluto heeft in totaal vijf manen en Charon is zonder twijfel de meest fascinerende. Dit komt onder andere doordat deze maan met een diameter van ongeveer de helft van die van Pluto behoorlijk groot is. Bovendien staat de maan ook nog vrij dicht bij Pluto in de buurt: de twee zijn slechts iets meer dan 19.000 kilometer van elkaar verwijderd. “Charon is het enige middelgrote object in de Kuipergordel, met een diameter tussen de 480 en 1.600 kilometer, dat geologisch in detail is onderzocht,” vertelt Silvia Protopapa, hoofdauteur van de nieuwe studie. “Dat gebeurde dankzij de New Horizons-missie, die in 2015 langs het Pluto-systeem vloog. In tegenstelling tot veel grotere objecten in de Kuipergordel is het oppervlak van Charon niet bedekt met vluchtige ijzen zoals methaan. Dit biedt waardevolle inzichten in hoe factoren zoals zonlicht en inslagkraters deze verre hemellichamen beïnvloeden.”
Eerdere ontdekkingen
Wat we inmiddels over Charon weten, is dat het onder andere waterijs, ammoniakverbindingen en organische materialen bevat die verantwoordelijk zijn voor de grijze en rode kleuren van de maan. Maar zou Pluto’s grootste maan nog meer verrassingen voor ons in petto kunnen hebben?
Webb-telescoop
Om een antwoord op die vraag te vinden, maakten onderzoekers in de nieuwe studie gebruik van Webb’s Near-Infrared Spectrograph. De Webb-telescoop is namelijk perfect geschikt voor een gedetailleerde studie van Charon en andere ijzige objecten in het gebied voorbij de baan van Neptunus. Door vanuit verschillende hoeken te kijken, kreeg het team een compleet beeld van het noordelijk halfrond van Charon. “De geavanceerde observatiemogelijkheden van Webb maakten het voor ons team mogelijk om het licht dat van Charons oppervlak werd weerkaatst op langere golflengten te bestuderen, iets wat eerder niet mogelijk was,” legt onderzoeker Ian Wong uit. “Dit heeft ons inzicht in de complexiteit van deze fascinerende maan vergroot.”
Koolstofdioxide
Toen de onderzoekers de bevindingen bestudeerden, ontdekten ze iets opmerkelijks: de Webb-telescoop had sporen van koolstofdioxide gevonden. Het team vergeleek de spectroscopische observaties met laboratoriummetingen en gedetailleerde spectrale modellen van het oppervlak. Ze concludeerden dat koolstofdioxide voornamelijk voorkomt als een dunne laag op een ondergrond die rijk is aan waterijs. “Wij geloven dat de bovenste laag koolstofdioxide afkomstig is uit het binnenste van Charon en door inslagkraters aan het oppervlak is blootgesteld,” zegt Protopapa. “Het is bekend dat koolstofdioxide voorkomt in gebieden van de protoplanetaire schijf waar het Pluto-systeem is ontstaan.”
Waterstofperoxide
Maar dat is nog niet eens alles wat onderzoekers hebben gevonden. Zo vonden ze ook sporen van waterstofperoxide. De aanwezigheid van waterstofperoxide op het oppervlak van Charon wijst erop dat het waterijsrijke oppervlak is veranderd door de invloed van ultraviolette straling van de zon en energetische deeltjes van de zonnewind en galactische kosmische straling. Waterstofperoxide ontstaat uit zuurstof- en waterstofatomen die vrijkomen wanneer waterijs wordt afgebroken door inkomende ionen, elektronen of fotonen. “Laboratoriumexperimenten waren cruciaal om te laten zien dat waterstofperoxide kan ontstaan in mengsels van koolstofdioxide en waterijs, zelfs onder omstandigheden die lijken op die op Charon,” aldus onderzoeker Ujjwal Raut.
Al met al bieden de waarnemingen van Webb nieuwe inzichten in de chemische samenstelling en evolutie van Pluto’s grootste maan. Het onderzoek van het team laat zien hoe uniek de mogelijkheden van de Webb-telescoop zijn in het onthullen van complexe oppervlaksignaturen die ontstaan door inslagen en stralingsprocessen. “De nieuwe ontdekkingen waren mogelijk door de samenwerking tussen de observaties van Webb, spectrale modellering en laboratoriumexperimenten,” concludeert Protopapa. “Het is goed mogelijk dat onze bevindingen ook van belang zijn voor andere soortgelijke middelgrote objecten voorbij Neptunus.”
