«Джеймс Уэбб» обнаружил углекислый газ и угарный газ на поверхности множества транснептуновых объектов

Вглядываясь в ледяную мглу за орбитой Нептуна, телескоп «Джеймс Уэбб» сделал открытие, способное перевернуть наше представление о формировании Солнечной системы. С помощью инструмента NIRSpec команда проекта DiSCo-TNOs обнаружила присутствие углекислого газа (CO2) и угарного газа (CO) на поверхности множества транснептуновых объектов (ТНО). Это открытие подобно находке недостающего звена в эволюции нашей планетной системы, ведь ранее CO2 удавалось обнаружить лишь на спутниках планет-гигантов и кометах, но не на самих ТНО.

Долгое время считалось, что CO2, хоть и является одним из самых распространённых видов льда в Солнечной системе, не смог сохраниться на поверхности ТНО из-за их малых размеров и близости к Солнцу в ранние эпохи формирования. Однако «Джеймс Уэбб» опроверг это предположение, обнаружив следы CO2 на 42 из 45 исследованных ТНО!

Что же это значит?

Во-первых, CO2 оказался куда более распространённым в ранней Солнечной системе, чем мы могли предположить. Вероятно, он конденсировался на поверхности ТНО ещё в эпоху формирования протопланетного диска.

Во-вторых, анализ распределения CO2 и CO позволил учёным разделить ТНО на две группы: BB (Bowl и Bowl-n) и CD (Cliff и Double-Dip).

BB-группа — это объекты, богатые водяным льдом с небольшими примесями CO2. Они имеют более нейтральный цвет, что указывает на меньшее количество сложных органических соединений на их поверхности.

CD-группа — это объекты, где CO2 является доминирующим льдом, а также присутствуют значительные количества метанола (CH3OH) и CO. Они имеют более красный цвет, свидетельствующий о наличии сложных органических соединений, которые могли образоваться в результате ионного облучения CO2 и CH3OH.

Интересно, что CO, будучи легколетучим веществом, не должен был сохраниться на поверхности большинства ТНО. Учёные предполагают, что он образовался в результате ионного облучения CO2 и других углеродсодержащих соединений, что подтверждается его преобладанием на поверхности более красных объектов CD-группы.

Открытие «Джеймса Уэбба» позволяет предположить, что BB и CD группы формировались в разных областях протопланетного диска. BB-группа, вероятно, образовалась ближе к Солнцу, где летучие вещества быстро испарялись, оставляя после себя преимущественно водяной лёд. CD-группа, напротив, формировалась дальше от Солнца, где CO2 и CH3OH могли существовать дольше и образовывать более сложные органические соединения.

Это открытие — лишь первый шаг в изучении состава ТНО. «Джеймс Уэбб» продолжит свои наблюдения, а учёным предстоит разгадать множество загадок, связанных с формированием и эволюцией этих ледяных миров, которые хранят в себе тайны рождения Солнечной системы.

Если CO — летучее вещество, как оно могло сохраниться на поверхности ТНО, учитывая их низкую гравитацию и миллиарды лет, прошедшие с момента их образования?

Действительно, модели летучести предсказывают, что CO не должен был сохраниться на поверхности большинства ТНО. Открытие «Джеймса Уэбба» говорит о том, что CO на ТНО скорее всего имеет не первичное, а вторичное происхождение. То есть, он образовался не во время формирования объектов, а позднее, в результате ионного облучения CO2 и CH3OH, которые более устойчивы к испарению.

Разделение ТНО на две группы (BB и CD) по составу — это окончательный вердикт? Могут ли существовать объекты с промежуточным составом?

Наука не терпит категоричных заявлений. На данный момент BB и CD группы — это удобная модель для объяснения наблюдаемых данных. Однако, вполне возможно, что существуют объекты с промежуточным составом, или даже с составом, выходящим за рамки этих двух групп. Дальнейшие наблюдения «Джеймса Уэбба» помогут получить более полную картину и, возможно, выявить новые группы ТНО.

Какую роль играет размер объекта в сохранении CO2? Может ли CO2 на самых маленьких ТНО полностью испариться со временем?

Размер объекта играет ключевую роль в удержании летучих веществ. Чем меньше объект, тем слабее его гравитация, и тем проще летучим веществам покинуть его поверхность. Так что да, CO2 на самых маленьких ТНО действительно мог полностью испариться за миллиарды лет, особенно если они находились на более близких к Солнцу орбитах в прошлом.

Может ли изучение состава ТНО помочь нам лучше понять процессы формирования планет земной группы, включая Землю?

ТНО — это своего рода «замороженные во времени» остатки протопланетного диска, из которого сформировалась Солнечная система. Изучая их состав, мы можем получить ценную информацию о химическом составе и физических условиях в разных областях протопланетного диска. Это, в свою очередь, поможет нам лучше понять процессы формирования планет, в том числе и планет земной группы.