El descubrimiento de una firma de luz infrarroja única "sin precedentes" en la luna Tritón de Neptuno

Voyager 2 image of Triton showing the moon’s south polar region. Credit: NASA/JPL.

Tritón orbita Neptuno, el octavo planeta desde el Sol, a unos 4345 millones de kilómetros de la Tierra (30,1 UA), en la franja exterior fría de la zona planetaria principal del Sistema Solar. Las temperaturas de la superficie rondan el cero absoluto, tan bajas que los compuestos comunes que conocemos como gases en la Tierra se congelan en hielos. La atmósfera de Tritón, que es 70.000 veces menos densa que la de la Tierra, está compuesta de nitrógeno, metano y monóxido de carbono. 

Estas condiciones extremas han llevado a un descubrimiento extraordinario en Tritón. Un equipo internacional de científicos utilizó el Telescopio Gemini Sur de 8 metros en Chile para identificar un tipo muy específico de luz infrarroja producida cuando las moléculas de monóxido de carbono y nitrógeno 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 a una longitud de onda adicional e identificada en este estudio. 

El descubrimiento, publicado recientemente en el Astronomical Journal , 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 mundos lejanos y helados. 

"Si bien la huella dactilar 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 el profesor de la NAU Stephen Tegler , quien dirigió el estudio, colaborando con Will Grundy y Jennifer Hanley del Observatorio Lowell. Otros coautores de NAU son Terry Stufflebeam, Shyanne Dustrud, Gerrick Lindberg , Anna Engle, Thomas Dillingham , Daniel Matthew y David Trilling. 

En la atmósfera de la Tierra, las moléculas de monóxido de carbono y nitrógeno existen como gases, no como hielos. De hecho, el nitrógeno molecular es el gas dominante en el aire que respiramos, y el monóxido de carbono es un contaminante raro que puede ser letal. Sin embargo, en el distante Tritón, el monóxido de carbono y el nitrógeno se congelan como helados. Pueden formar sus propios hielos independientes o pueden condensarse juntos en la mezcla helada detectada en los datos de Gemini. Esta mezcla helada podría estar involucrada en los icónicos géiseres de Triton vistos por primera vez en las imágenes de la nave espacial Voyager 2 como rayas oscuras y arrastradas por el viento en la superficie de la lejana luna helada. 

Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan que estos hallazgos arrojen luz sobre la composición de los hielos 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 Tritón, sino también en Plutón, donde la nave espacial New Horizons encontró los dos hielos coexistiendo. Este hallazgo de Géminis es la primera evidencia espectroscópica directa de estos hielos que mezclan y absorben este tipo de luz en cualquier mundo. 

Tegler estudia los hielos relevantes para las superficies de los objetos del cinturón de Kuiper en el Laboratorio de hielo astrofísico mediante transmisión y espectroscopía Raman. El laboratorio es una colaboración entre el Observatorio Lowell y el Departamento de Física y Astronomía de NAU, que facilita los estudios de materiales criogénicos del sistema solar exterior, como los hielos de metano y nitrógeno que dominan las superficies de Plutón, Tritón, Eris y Makemake, y el etano. líquidos de metano y nitrógeno que fluyen a través de la superficie de Titán. 

El laboratorio consta de dos estaciones experimentales, una para la deposición de vapor de películas delgadas de hielo y otra para muestras más masivas de líquidos criogénicos y helados de hasta 2 cm de espesor. Los instrumentos utilizados para analizar materiales criogénicos incluyen espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier, espectroscopía de masas y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X. 

Fuente: Northern Arizona University,