Waarnemingen door de James Webb-ruimtetelescoop geven wetenschappers een beter inzicht in de samenstelling en evolutie van Pluto’s maan Charon, de grootste maan die in een baan om een van de dwergplaneten van ons zonnestelsel draait.
Webb heeft voor het eerst kooldioxide en waterstofperoxide – beide bevroren als vaste stoffen – gedetecteerd op het oppervlak van Charon, een bolvormig lichaam met een diameter van ongeveer 1200 kilometer, zeiden onderzoekers dinsdag. Deze worden toegevoegd aan het waterijs, ammoniakhoudende verbindingen en organische materialen die eerder op het oppervlak van Charon zijn gedocumenteerd.
Charon, ontdekt in 1978, onderscheidt zich doordat hij de grootste maan van het zonnestelsel is, in verhouding tot de planeet waar hij omheen draait. Het is ongeveer de helft van de diameter en een achtste van de massa van Pluto, een dwergplaneet die zich in een ijskoud gebied van het buitenste zonnestelsel bevindt, de Kuipergordel genaamd, voorbij de verste planeet Neptunus.
De afstand tussen Charon en Pluto bedraagt ongeveer 19.640 km (12.200 mijl), vergeleken met de gemiddelde afstand van 384.400 km (238.855 mijl) tussen de aarde en de maan.
Het grootste deel van het oppervlak van Charon is grijs, met roodbruine gebieden rond de polen die uit organische materialen bestaan.
De Webb-waarnemingen bouwen voort op gegevens die zijn verkregen toen NASA’s New Horizons-ruimtevaartuig langs Charon vloog tijdens zijn bezoek aan het Pluto-systeem in 2015. Het nieuwe onderzoek maakte gebruik van het vermogen van Webb, dat in 2021 werd gelanceerd en het jaar daarop begon met het verzamelen van gegevens, om te observeren over een groter golflengtebereik dan voorheen beschikbaar was.
De aanwezigheid van waterstofperoxide spreekt van de bestralingsprocessen die Charon in de loop van de tijd heeft ervaren, aldus de onderzoekers, terwijl de koolstofdioxide waarschijnlijk een origineel onderdeel is dat dateert uit de vorming van deze maan ongeveer 4,5 miljard jaar geleden.
Het waterstofperoxide, aldus de onderzoekers, werd gevormd toen het waterijs op het oppervlak van Charon chemisch werd veranderd door de voortdurende aanval van ultraviolette straling van de zon, evenals energetische deeltjes van de zonnewind en van galactische kosmische straling die het universum doorkruiste.
De onderzoekers zeiden dat de door Webb waargenomen koolstofdioxide waarschijnlijk onder het oppervlak begraven lag en bloot kwam te liggen door inslagen op Charon. Het kooldioxide, zeiden ze, is waarschijnlijk onderdeel geweest van het oermateriaal waaruit zowel Charon als Pluto oorspronkelijk zijn gevormd.
Wetenschappers waren verrast dat kooldioxide niet eerder was opgemerkt.
“De detectie van kooldioxide was een bevredigende bevestiging van onze verwachtingen”, zegt Silvia Protopapa, assistent-directeur van de afdeling ruimtestudies van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, mede-onderzoeker van de New Horizons-missie, en hoofdauteur van de studie gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie.
“De detectie van waterstofperoxide op Charon was onverwacht. Ik had eerlijk gezegd niet verwacht dat ik er aan de oppervlakte bewijs van zou vinden”, voegde Protopapa eraan toe.
De nieuwe waarnemingen van Charon helpen een breder verhaal te vertellen over de hemellichamen die ons zonnestelsel bevolken.
“Elk klein lichaam in het buitenste deel van het zonnestelsel is een uniek stukje van een grotere puzzel die wetenschappers proberen samen te stellen”, zegt Protopapa.
De onderzoekers gebruikten een Webb-instrument, de Near-Infrared Spectrograph genaamd, om in 2022 en 2023 vier waarnemingen te doen, waarmee ze volledige dekking van het noordelijk halfrond van Charon kregen.
“Deze nieuwe Webb-waarnemingen voegen koolstofdioxide en waterstofperoxide toe aan de bekende inventaris van (Charon’s) oppervlaktecomponenten. Beide bieden inzicht in de voortdurende processen van bestraling en impactgestuurde resurfacing”, zegt co-auteur Ian Wong, stafwetenschapper aan het Space Telescope Science Institute in Baltimore.
—Will Dunham, Reuters
