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Además de confirmar la presencia de agua helada y amoníaco en el gélido Caronte, el telescopio espacial ha descubierto dos nuevas moléculas en su superficie: dióxido de carbono, que se puede liberar desde el interior a través de cráteres de impacto, y peróxido de hidrógeno, formado por procesos de irradiación sobre el hielo del satélite.
La luna Caronte, la mayor del planeta enano Plutón, ha sido objeto de numerosos estudios desde su descubrimiento en 1978. En 2015, la misión New Horizons ofreció fotografías de su superficie e información relevante sobre su composición, como la presencia de agua helada, amoniaco y compuestos orgánicos.
Una de sus limitaciones fue operar en longitudes de onda inferiores a 2,5 µm o micras, lo que dejaba lagunas para registrar algunos componentes. Pero ahora, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha llegado hasta los 5,2 µm, revelando dos nuevas moléculas: el dióxido de carbono (CO2) y el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada (H2O2). El hallazgo se publica en la revista Nature Communications.
Moléculas detectadas en Caronte por la misión New Horizons y el telescopio James Webb. / Silvia Protopapa (SwRI), Ian Wong (STScl)
Según los autores, detectar estos compuestos es importante para estudiar el origen de los cuerpos helados del cinturón de Kuiper –situado más allá de Neptuno y donde se localizan planetas enanos como Plutón–, además de los efectos de la irradiación y la fotólisis (descomposición de moléculas en presencia de luz) en sus superficies.
“A diferencia de muchos de los objetos más grandes del cinturón de Kuiper, la superficie de Caronte no está oscurecida por hielos altamente volátiles como el metano y, por lo tanto, proporciona información valiosa sobre cómo procesos como la exposición a la luz solar y la 'craterización' afectan a estos cuerpos distantes”, apunta la autora principal Silvia Protopapa, del Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) en Estados Unidos.
Los investigadores han utilizado el espectrógrafo de infrarrojo cercano (NIRSpec) del Webb para obtener datos en cuatro observaciones a diferentes longitudes de onda.
Con esa información, junto a diversos modelos y experimentos de laboratorio, pudieron confirmar la presencia del cristalino hielo de agua y el amoníaco. También identificar el CO2 y H2O2, “aunque las mediciones no aportaron nuevos datos sobre la naturaleza de los compuestos orgánicos de Caronte”, aclara Protopapa a SINC.
Imagen de Plutón (P) y Caronte (C) vistos por el instrumento NIRSpec del Webb. / NASA/ESA/CSA/STScI/Silvia Protopapa (SwRI)
El estudio sugiere que el CO2, probablemente, proceda de depósitos subsuperficiales del interior de Caronte que han quedado expuestos a través de cráteres de impactos, como los que se ven asociados a llamados “mantos brillantes de material eyectado”.
“Estos mantos, visibles en las imágenes obtenidas por la misión New Horizons, son formaciones geológicas caracterizadas por capas de material expulsado y depositado alrededor de cráteres formados por impactos. Estos dejan al descubierto materiales subterráneos, lo que permite comprender mejor la composición del subsuelo lunar”, explica Protopapa.
“En Caronte, el dióxido de carbono aparece principalmente como una fina capa sobre una subsuperficie rica en hielo de agua –añade–, y nuestra interpretación preferida es que la capa superior de CO2 se originó en el interior y quedó expuesta en la superficie a través de eventos de craterización, como los que crearon esos brillantes mantos de material eyectado”.
La investigadora también recuerda que el dióxido de carbono está presente en regiones del disco protoplanetario a partir del cual se formó el sistema de Plutón.
Nuestra interpretación preferida es que la capa superior de CO2 se originó en el interior y quedó expuesta en la superficie a través de eventos de craterización
En cuanto a la presencia de agua oxigenada en la superficie de la luna, esto indica claramente que el suelo rico en hielo de agua está alterado por la luz ultravioleta solar y las partículas energéticas del viento solar y los rayos cósmicos galácticos, lo que favorece la producción de esta molécula.
El peróxido de hidrógeno se forma a partir de átomos de oxígeno e hidrógeno procedentes de la ruptura del hielo de agua debido a la entrada de iones, electrones o fotones.
En conjunto, esta investigación y la detección de CO2 y H2O2 en Caronte representa un paso adelante en la ciencia planetaria, según los autores. No solo ofrece información sobre la química de la superficie de la luna, también puede sentar las bases para futuros estudios que exploren la dinámica de los cuerpos del sistema solar exterior, la composición de su superficie y los efectos de la radiación solar.
Protopapa resume la novedad del trabajo: “Nuestra investigación revela que la superficie de Caronte conserva evidencias de su formación por la presencia de dióxido de carbono, así como signos de procesos de irradiación, indicados por la presencia de peróxido de hidrógeno”.
Referencia:
Silvia Protopapa et al. “Detection of carbon dioxide and hydrogen peroxide on the stratified surface of Charon with JWST”. Nature Communications, 2024
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