Los astrónomos que utilizan el Observatorio Gemini exploran la luna más grande de Neptuno, Tritón, y observan, por primera vez fuera del laboratorio, una extraordinaria unión entre el monóxido de carbono y los hielos nitrogenados. El descubrimiento ofrece información sobre cómo esta mezcla volátil puede transportar material a través de la superficie de la luna a través de géiseres. desencadenar cambios atmosféricos estacionales, y proporcionar un contexto para las condiciones en otros distantes, mundos helados.

Las condiciones extremas pueden producir resultados extremos. En este caso, es el emparejamiento poco común de dos moléculas comunes, monóxido de carbono (CO) y nitrógeno (N2), congeladas como hielos sólidos en la gélida luna de Neptuno, Tritón.

En el laboratorio, Un equipo internacional de científicos ha identificado una longitud de onda muy específica de luz infrarroja absorbida cuando las moléculas de nitrógeno y monóxido de carbono se unen y vibran al unísono. Individualmente, Los hielos de monóxido de carbono y nitrógeno absorben cada uno sus propias longitudes de onda distintas de luz infrarroja, pero la vibración en tándem de una mezcla de hielo absorbe en un adicional, distinta longitud de onda identificada en este estudio.

Usando el telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile, el equipo ha grabado esta misma firma infrarroja única en Triton. La clave del descubrimiento fue el espectrógrafo de alta resolución llamado IGRINS (espectrómetro infrarrojo de rejilla de inmersión) que fue construido como una colaboración entre la Universidad de Texas en Austin y el Instituto de Astronomía y Ciencia Espacial de Corea (KASI). Tanto el Observatorio Gemini como IGRINS reciben fondos de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF) y KASI.

"Si bien la huella digital espectral helada que descubrimos era completamente razonable, especialmente porque esta combinación de hielos se puede crear en el laboratorio, señalar esta longitud de onda específica de luz infrarroja en otro mundo no tiene precedentes, ", dijo Stephen C. Tegler del Laboratorio de Materiales Astrofísicos de la Universidad del Norte de Arizona, quien dirigió el estudio internacional. Los resultados de la investigación han sido aceptados para su publicación en el Diario astronómico .

En la atmósfera de la Tierra, las moléculas de nitrógeno y monóxido de carbono existen como gases, avisos de helados. De hecho, el nitrógeno molecular es el gas dominante en el aire que respiramos, y el monóxido de carbono es un contaminante poco común que puede ser letal.

En el lejano Tritón, sin embargo, el monóxido de carbono y el nitrógeno se congelan como hielos sólidos. Pueden formar sus propios hielos independientes, o pueden condensarse juntos en la mezcla helada detectada en los datos de Géminis. Esta mezcla helada podría estar involucrada en los géiseres icónicos de Triton que se vieron por primera vez en las imágenes de la nave espacial Voyager 2 como oscuros, rayas arrastradas por el viento en la superficie de lo distante, luna helada.

La nave espacial Voyager 2 capturó por primera vez los géiseres de Triton en acción en la región del polo sur de la Luna en 1989. Desde entonces, las teorías se han centrado en un océano interno como una posible fuente de material erupcionado. O, los géiseres pueden entrar en erupción cuando el sol de verano calienta esta fina capa de hielo volátil en la superficie de Tritón, potencialmente involucrando el hielo mezclado de monóxido de carbono y nitrógeno revelado por la observación de Géminis. Esa mezcla de hielo también podría migrar alrededor de la superficie de Triton en respuesta a los patrones de luz solar que varían estacionalmente.

"A pesar de la distancia de Tritón del Sol y las bajas temperaturas, la luz solar débil es suficiente para impulsar fuertes cambios estacionales en la superficie y la atmósfera de Tritón, "añade Henry Roe, Subdirector de Gemini y miembro del equipo de investigación. "Este trabajo demuestra el poder de combinar estudios de laboratorio con observaciones de telescopios para comprender procesos planetarios complejos en entornos extraterrestres tan diferentes de lo que encontramos todos los días aquí en la Tierra".

Las estaciones progresan lentamente en Triton, ya que Neptuno tarda 165 años terrestres en orbitar el Sol. Una temporada en Triton dura un poco más de 40 años; Tritón pasó su marca del solsticio de verano del sur en 2000, dejando unos 20 años más para realizar más investigaciones antes de que comience el otoño.

Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan que estos hallazgos arrojen luz sobre la composición de los hielos y las variaciones estacionales en la atmósfera en otros mundos distantes más allá de Neptuno. Los astrónomos han sospechado que la mezcla de monóxido de carbono y hielo de nitrógeno existe no solo en Triton, pero también en Plutón, donde la nave espacial New Horizons encontró que los dos hielos coexistían. Este hallazgo de Géminis es la primera evidencia espectroscópica directa de que estos hielos se mezclan y absorben este tipo de luz en ambos mundos.

Fondo

Tritón orbita a Neptuno, el octavo planeta desde el sol, a unos 2.700 millones de millas de la Tierra, en la fría franja exterior de la principal zona planetaria de nuestro Sistema Solar. Es la única luna grande del Sistema Solar que orbita "hacia atrás" o en la dirección opuesta a la rotación de su planeta. El peculiar movimiento sugiere que Triton es un objeto transneptuniano capturado del Cinturón de Kuiper, una región de restos de la historia temprana del Sistema Solar. razón por la cual comparte varias características con el planeta enano Plutón y Eris:tamaño (aproximadamente dos tercios del de nuestra Luna), y temperaturas de la superficie que rondan el cero absoluto; tan bajo que los compuestos comunes que conocemos como gases en la Tierra se congelan en hielo.

La atmósfera de Tritón también es de 70, 000 veces menos denso que el de la Tierra y está compuesto de nitrógeno, metano, y monóxido de carbono. Su superficie parece consistir en dos terrenos diferentes, uno compuesto por los hielos volátiles y el segundo por los hielos de agua y dióxido de carbono.

Se cree que el nitrógeno molecular fue el tipo más común de nitrógeno disponible cuando se estaba formando el Sistema Solar. Su abundancia en el Sistema Solar exterior es una clave importante para los orígenes de la vida, ya que es una parte importante de los componentes básicos de la vida.