Por primera vez se han observado hielos de dióxido y monóxido de carbono en los confines de nuestro sistema solar, concretamente en objetos transneptunianos (TNO).
Un equipo de investigación, dirigido por los científicos planetarios Mário Nascimento De Prá y Noemí Pinilla-Alonso de la Universidad de Florida Central, realizó los hallazgos utilizando las capacidades espectrales infrarrojas del Telescopio Espacial James Webb (JWST) para analizar la composición química de 59 objetos transneptunianos y centauros.
El estudio pionero, publicado en Nature Astronomy, sugiere que el hielo de dióxido de carbono era abundante en las frías regiones exteriores del disco protoplanetario, el vasto disco giratorio de gas y polvo a partir del cual se formó el sistema solar. Se necesita más investigación para comprender los orígenes del hielo de monóxido de carbono, ya que también prevalece en los TNO del estudio.
Los investigadores informaron de la detección de dióxido de carbono en 56 TNO y monóxido de carbono en 28 (más seis con detecciones dudosas o marginales), de una muestra de 59 objetos observados con el JWST. Según el estudio, el dióxido de carbono estaba muy extendido en las superficies de la población transneptuniana, independientemente de la clase dinámica y el tamaño corporal, mientras que el monóxido de carbono se detectó sólo en objetos con una alta abundancia de dióxido de carbono.
«Es la primera vez que observamos esta región del espectro para una gran colección de TNO, por lo que, en cierto sentido, todo lo que vimos fue emocionante y único», dice en un comunicado De Prá, coautor del estudio. «No esperábamos encontrar que el dióxido de carbono fuera tan ubicuo en la región de TNO, y menos aún que el monóxido de carbono estuviera presente en tantos TNO».
El descubrimiento de los hielos puede ayudarnos aún más a comprender la formación de nuestro sistema solar y cómo pueden haber migrado los objetos celestes, afirma.
RELIQUIAS DE LA FORMACIÓN PLANETARIA
«Los objetos transneptunianos son reliquias del proceso de formación planetaria», afirma De Prá. «Estos hallazgos pueden imponer importantes limitaciones sobre dónde se formaron estos objetos, cómo llegaron a la región que habitan hoy en día y cómo evolucionaron sus superficies desde su formación. Debido a que se formaron a mayores distancias del Sol y son más pequeños que los planetas, contienen la información prístina sobre la composición original del disco protoplanetario.»
La sonda New Horizons observó hielo de monóxido de carbono en Plutón, pero no fue hasta que JWST hubo un observatorio lo suficientemente potente como para localizar y detectar rastros de hielo de monóxido de carbono o hielo de dióxido de carbono en la población más grande de TNO.
El dióxido de carbono se encuentra comúnmente en muchos objetos de nuestro sistema solar. Entonces, el equipo tenía curiosidad por ver si existía en mayores cantidades más allá de los alcances de Neptuno.
Las posibles razones de la falta de detecciones previas de hielo de dióxido de carbono en TNO incluyen una menor abundancia, dióxido de carbono no volátil que queda enterrado bajo capas de otros hielos menos volátiles y material refractario con el tiempo, conversión en otras moléculas mediante irradiación y simples limitaciones de observación, según el estudio.
El descubrimiento de dióxido de carbono y monóxido de carbono en los TNO proporciona cierto contexto y al mismo tiempo plantea muchas preguntas, dice De Prá.
«Aunque el dióxido de carbono probablemente se haya acumulado en el disco protoplanetario, el origen del monóxido de carbono es más incierto», afirma. «Este último es un hielo volátil incluso en las superficies frías de los TNO. No podemos descartar que el monóxido de carbono se haya acumulado primordialmente y de alguna manera se haya retenido hasta la fecha. Sin embargo, los datos sugieren que podría ser producido por la irradiación de hielos que contienen carbono.»
Confirmar la presencia de dióxido de carbono y monóxido de carbono en los TNO abre muchas oportunidades para estudiar más a fondo y cuantificar cómo o por qué está presente, dice Pinilla-Alonso.
«El descubrimiento de dióxido de carbono en objetos transneptunianos fue emocionante, pero aún más fascinantes fueron sus características», afirma. «La huella espectral del dióxido de carbono reveló dos composiciones superficiales distintas dentro de nuestra muestra. En algunos TNO, el dióxido de carbono se mezcla con otros materiales como metanol, agua helada y silicatos. Sin embargo, en otro grupo, donde el dióxido de carbono y el monóxido de carbono son los principales componentes de la superficie: la firma espectral fue sorprendentemente única. Esta marcada huella de dióxido de carbono no se parece a nada observado en otros cuerpos del sistema solar o incluso replicado en entornos de laboratorio.