Scoperto ghiaccio di anidride carbonica e CO nel nostro sistema solare

Un gruppo di ricerca, guidato dagli scienziati Mário Nascimento De Prá e Noemí Pinilla-Alonso del Florida Space Institute (FSI) dell’Università della Florida Centrale, ha scoperto ghiaccio di anidride carbonica e CO utilizzando le capacità spettrali a infrarossi del James Webb Space Telescope (JWST) per analizzare la composizione chimica di 59 oggetti transnettuniani e centauri.

Scoperto ghiaccio di anidride carbonica e CO nel nostro sistema solare

Lo studio pionieristico ha osservato che il ghiaccio di anidride carbonica era abbondante nelle fredde regioni esterne del disco protoplanetario, il vasto disco rotante di gas e polvere da cui si è formato il sistema solare.

Sono necessarie ulteriori indagini per comprendere le origini del monossido di carbonio, poiché è prevalente anche sui TNO nello studio.

I ricercatori hanno segnalato il rilevamento di anidride carbonica in 56 TNO e di monossido di carbonio in 28 (più sei con rilevamenti dubbi o marginali), su un campione di 59 oggetti osservati con il JWST.

Lo studio

Secondo lo studio, l’anidride carbonica era diffusa sulle superfici della popolazione transnettuniana, indipendentemente dalla classe dinamica e dalle dimensioni corporee, mentre il monossido di carbonio è stato rilevato solo in oggetti con un’elevata abbondanza di anidride carbonica.

Il lavoro fa parte del programma Discovering the Surface Compositions of Trans-Nettunian Objects (DiSCo-TNOs) guidato dall’UCF, uno dei programmi JWST focalizzato sull’analisi del nostro sistema solare.

“È la prima volta che osserviamo questa regione dello spettro per un vasto insieme di TNO, quindi in un certo senso tutto quello che abbiamo visto è stato interessante e unico“, ha affermato de Prá, coautore dello studio: “Non ci aspettavamo di scoprire che il biossido di carbonio fosse così onnipresente nella regione dei TNO, e ancor meno che il monossido di carbonio fosse presente in così tanti TNO”.

La scoperta del ghiaccio di anidride carbonica e CO può aiutarci ulteriormente a comprendere la formazione del nostro sistema solare e come gli oggetti celesti potrebbero essere migrati.

“Gli oggetti transnettuniani sono reliquie del processo di formazione planetaria“, ha spiegato de Prá: “Questi risultati possono imporre importanti vincoli su dove si sono formati questi oggetti, su come hanno raggiunto la regione in cui vivono oggi e su come si sono evolute le loro superfici dopo la loro formazione. Poiché si sono formati a distanze maggiori dal Sole e sono più piccoli dei pianeti, contengono le informazioni originarie sulla composizione originaria del disco protoplanetario”.

Il ghiaccio di monossido di carbonio è stato osservato su Plutone dalla sonda New Horizons, ma solo quando JWST ha avuto un osservatorio abbastanza potente da individuare e rilevare tracce di ghiaccio di monossido di carbonio o ghiaccio di anidride carbonica sulla più grande popolazione di TNO.

L’anidride carbonica si trova comunemente in molti oggetti del nostro sistema solare. Quindi, il team DiSCo era curioso di vedere se esistesse in quantità maggiori oltre i limiti di Nettuno.

Le possibili ragioni per la mancanza di precedenti rilevamenti di ghiaccio di anidride carbonica sui TNO includono una minore abbondanza, l’anidride carbonica non volatile che viene sepolta sotto strati di altri ghiacci meno volatili e materiale refrattario nel tempo, la conversione in altre molecole attraverso l’irradiazione e semplici limitazioni osservative, secondo lo studio.

La scoperta di ghiaccio di anidride carbonica e monossido di carbonio sui TNO fornisce un contesto e solleva anche molte domande.

“Mentre il ghiaccio di anidride carbonica è stato probabilmente accumulato dal disco protoplanetario, l’origine del monossido di carbonio è più incerta“, ha aggiunto.

“Quest’ultimo è un ghiaccio volatile anche nelle superfici fredde dei TNO. Non possiamo escludere che il monossido di carbonio sia stato originariamente accumulato e in qualche modo sia stato trattenuto fino ai giorni nostri. Tuttavia, i dati suggeriscono che potrebbe essere prodotto dall’irradiazione dai ghiacci contenenti carbonio”.

Confermare la presenza di ghiaccio di anidride carbonica e monossido di carbonio sui TNO apre molte opportunità per studiare ulteriormente e quantificare come e perché sono presenti, ha osservato Pinilla-Alonso, coautore dello studio e responsabile del programma DiSCo-TNO.

La ricerca ha fornito alcune risposte definitive a domande di vecchia data risalenti alla scoperta dei TNO quasi 30 anni fa, ma i ricercatori hanno ancora molta strada da fare, ha affermato Hénault.

Conclusioni

“Ora vengono sollevate altre domande“, ha osservato: “In particolare, considerando l’origine e l’evoluzione del monossido di carbonio. Le osservazioni nell’intero intervallo spettrale sono così ricche che terranno sicuramente occupati gli scienziati negli anni a venire“.

Anche se le osservazioni del programma DiSCo sono prossime alla conclusione, l’analisi e la discussione dei risultati hanno ancora molta strada da fare. Le conoscenze fondamentali acquisite dallo studio si riveleranno un importante supplemento per la futura ricerca scientifica e astronomica planetaria, afferma de Prá.

“Abbiamo solo scalfito la superficie di ciò di cui sono fatti questi oggetti e di come sono nati”, ha dichiarato: “Ora dobbiamo comprendere la relazione tra questo ghiaccio di anidride carbonica e CO e gli altri composti presenti sulle loro superfici e comprendere l’interazione tra il loro scenario di formazione, l’evoluzione dinamica, la ritenzione volatile e i meccanismi di irradiazione nel corso della storia del sistema solare”.

Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy.