天文學家利用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯韋伯太空望遠鏡上的近紅外光譜儀 (NIRSpec) 的數據檢測到了二氧化碳 (CO₂）和過氧化氫（H₂氧₂）在冥王星衛星卡戎的冰凍表面。他們的發現為卡戎的化學過程和表面組成提供了新的見解，這可以幫助我們了解太陽系外冰體的起源和演化。

普羅托帕帕 等人。使用韋伯望遠鏡觀測（白色）檢測到卡戎上的二氧化碳和過氧化氫光譜特徵，這擴展了先前新視野號飛越測量（粉紅色）的波長覆蓋範圍。圖片來源：S. Protopapa / SwRI / NASA / ESA / CSA / STScI / JHUAPL。

在海王星之外，還有一系列令人著迷的小天體，稱為海王星外天體（TNO），繞著太陽運行。

這些物體充當時間膠囊，為行星科學家提供了了解早期太陽系的機會。

西南研究所的西爾維亞·普羅托帕帕博士說：「卡戎是唯一一個中型海王星天體（直徑在500 至1700 公里之間），由於美國宇航局新視野號任務返回的測量數據，卡戎是獨一無二的，可以對其進行地質測繪。

「與較大的海天體（例如冥王星、鬩神星和鳥神星）不同，卡戎的表面並沒有被甲烷等高揮發性冰所遮蔽，但兩極可能是個例外。”

“因此，卡戎是檢索柯伊伯帶內分化、輻射暴露和隕石坑等過程的寶貴見解的絕佳候選者。”

「自 1978 年發現卡戎以來，人們對其進行了廣泛的研究，但先前的光譜數據僅限於 2.5 µm 以下的波長，這使得我們對其表面成分的理解存在空白。”

“之前已經注意到水冰、含氨物質和有機化合物的存在，但所使用的光譜範圍不足以檢測其他化合物。”

Protopapa 博士和合著者使用韋伯的近紅外光譜儀在 1.0 至 5.2 µm 的波長範圍內觀察卡戎。

他們在不同經度進行了四次觀測，並結合實驗室實驗和光譜模型，證實了結晶水冰和氨的存在，也鑑定出了二氧化碳和過氧化氫。

「韋伯先進的觀測能力使我們的團隊能夠以比以前更長的波長探索從卡戎表面散射的光，從而擴大了我們對這個迷人天體複雜性的理解，」該研究所的科學家伊恩·黃博士說。

過氧化氫的存在表明卡戎表面的輻射和光對水冰進行了積極的處理，而二氧化碳可能源自於自形成以來就存在的地下二氧化碳儲層，並透過撞擊事件暴露在表面上。

卡戎上二氧化碳和過氧化氫的檢測代表了行星科學的進步，為了解月球表面化學提供了見解。

這項研究可能為未來探索太陽系外天體的動力學、其表面成分以及太陽輻射的影響的研究奠定基礎。

「我們首選的解釋是，上層二氧化碳源自內部，並透過隕石坑事件暴露到地表，」普羅托帕帕博士說。

“眾所周知，二氧化碳存在於形成冥王星系統的原行星盤區域。”

“韋伯觀測、光譜建模和實驗室實驗之間的協同作用使新的見解成為可能，並可能適用於海王星以外的其他類似的中型天體。”

結果今天發表在期刊上 自然通訊。

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S.普羅托帕帕 等人。 2024 年。 納特康姆 15、8247；編號：10.1038/s41467-024-51826-4