En hidtil uset opdagelse af en unik infrarød lyssignatur på Neptunes måne Triton

Triton kredser om Neptun, den ottende planet fra Solen, omkring 2,7 milliarder miles fra Jorden - ved den kolde ydre rand af Solsystemets største planetzone. Overfladetemperaturer svæver nær det absolutte nulpunkt, så lavt, at almindelige forbindelser, vi kender som gasser på Jorden, fryser til is. Tritons atmosfære, hvilket er 70, 000 gange mindre tæt end Jordens, er sammensat af nitrogen, metan og kulilte.

Disse ekstreme forhold har ført til en ekstraordinær opdagelse på Triton. Et internationalt hold af forskere brugte det 8 meter lange Gemini South Telescope i Chile til at udpege en meget specifik type infrarød lyssignatur, der produceres, når kulilte- og nitrogenmolekyler går sammen og vibrerer i forening. Individuelt, kulilte og nitrogenis absorberer hver deres egne distinkte bølgelængder af infrarødt lys, men tandemvibrationen af ​​en isblanding absorberer yderligere, distinkt bølgelængde identificeret i denne undersøgelse.

Opdagelsen, for nylig offentliggjort i Astronomisk Tidsskrift , giver indsigt i, hvordan denne flygtige blanding kan transportere materiale hen over månens overflade via gejsere, udløse sæsonbestemte atmosfæriske ændringer og give en kontekst for forhold på andre fjerne, iskolde verdener.

"Mens det iskolde spektrale fingeraftryk, vi afslørede, var helt rimeligt, især da denne kombination af is kan skabes i laboratoriet, at udpege denne specifikke bølgelængde af infrarødt lys på en anden verden er uden fortilfælde, " sagde NAU-professor Stephen Tegler, hvem ledede undersøgelsen, samarbejder med Will Grundy og Jennifer Hanley fra Lowell Observatory. Andre medforfattere fra NAU er Terry Stufflebeam, Shyanne Dustrud, Gerrick Lindberg, Anna Engle, Thomas Dillingham, Daniel Matthew og David Trilling.

I jordens atmosfære, kulilte- og nitrogenmolekyler eksisterer som gasser, ikke is. Faktisk, molekylært nitrogen er den dominerende gas i den luft, vi indånder, og kulilte er en sjælden forurening, der kan være dødelig. På det fjerne Triton, imidlertid, kulilte og nitrogen fryser fast som is. De kan danne deres egne uafhængige is eller kan kondensere sammen i den iskolde blanding, der er registreret i Gemini-dataene. Denne iskolde blanding kunne være involveret i Tritons ikoniske gejsere, der først blev set på Voyager 2 rumfartøjsbilleder som mørke, vindblæste striber på overfladen af ​​det fjerne, iskold måne.

Ser frem til, forskerne forventer, at disse resultater vil kaste lys over sammensætningen af ​​is på andre fjerne verdener ud over Neptun. Astronomer har mistænkt, at blandingen af ​​kulilte og nitrogenis ikke kun findes på Triton, men også på Pluto, hvor New Horizons-rumfartøjet fandt de to iser sameksisterende. Dette Gemini-fund er det første direkte spektroskopiske bevis på, at disse is blander og absorberer denne type lys på begge verdener.

Tegler studerer is, der er relevant for overfladerne af Kuiperbælteobjekter i Astrophysical Ice Laboratory ved hjælp af transmission og Raman-spektroskopi. Laboratoriet er et samarbejde mellem Lowell Observatory og NAU's Institut for Fysik og Astronomi, som letter undersøgelser af kryogene ydre solsystemmaterialer, såsom metan- og nitrogenisen, der dominerer Plutos overflader, Triton, Eris og Makemake, og ethan-methan-nitrogen-væskerne, der strømmer hen over Titans overflade.

Laboratoriet består af to forsøgsstationer, en til dampaflejring af tynde isfilm, og en til mere massive prøver af kryogene væsker og is op til 2 cm tyk. Instrumenter, der bruges til at analysere kryogene materialer, omfatter Fourier-transform infrarød spektroskopi, massespektroskopi og røntgenfotoelektronspektroskopi.