Tritão orbita Netuno, o oitavo planeta do Sol, a cerca de 2,7 bilhões de quilômetros da Terra – na franja exterior da maior zona de planetas do Sistema Solar. As temperaturas da superfície oscilam próximas do zero absoluto, tão baixas que os compostos comuns que conhecemos como gases na Terra congelam em gelos. A atmosfera de Tritão, que é 70.000 vezes menos densa que a da Terra, é composta de nitrogênio, metano e monóxido de carbono.
Estas condições extremas levaram a uma descoberta extraordinária em Triton. Uma equipe internacional de cientistas usou o Telescópio Sul-americano Gemini de 8 metros no Chile para identificar um tipo muito específico de assinatura de luz infravermelha produzida quando moléculas de monóxido de carbono e nitrogênio se unem e vibram em uníssono. Individualmente, monóxido de carbono e nitrogênio cada um absorve seus próprios comprimentos de onda distintos de luz infravermelha, mas a vibração em tandem de uma mistura de gelo absorve em um comprimento de onda adicional e distinto identificado neste estudo.
A descoberta, publicada recentemente no Astronomical Journal, oferece insights sobre como essa mistura volátil pode transportar material através da superfície da lua através de geysers, disparar mudanças atmosféricas sazonais e fornecer um contexto para condições em outros mundos gelados distantes.
“Embora a impressão digital espectral gelada que descobrimos fosse inteiramente razoável, especialmente porque essa combinação de gelos pode ser criada no laboratório, identificar esse comprimento de onda específico da luz infravermelha em outro mundo é sem precedentes”, disse o professor da NAU Stephen Tegler, que liderou o estudo. colaborando com Will Grundy e Jennifer Hanley do Lowell Observatory. Outros co-autores da NAU são Terry Stufflebeam, Shyanne Dustrud, Gerrick Lindberg, Anna Engle, Thomas Dillingham, Daniel Matthew e David Trilling.
Na atmosfera da Terra, as moléculas de monóxido de carbono e nitrogênio existem como gases, não como gelos. De fato, o nitrogênio molecular é o gás dominante no ar que respiramos, e o monóxido de carbono é um contaminante raro que pode ser letal. Na distante Triton, no entanto, o monóxido de carbono e nitrogênio congelam sólidos como gelos. Eles podem formar seus próprios gelos independentes ou podem se condensar juntos na mistura gelada detectada nos dados do Gemini. Essa mistura gelada poderia estar envolvida nos gêiseres icônicos de Triton, vistos pela primeira vez em imagens de naves espaciais da Voyager 2, como manchas escuras e ventosas na superfície da distante lua gelada.
Olhando para o futuro, os pesquisadores esperam que essas descobertas possam lançar luz sobre a composição de gelos em outros mundos distantes além de Netuno. Os astrônomos suspeitam que a mistura de monóxido de carbono e nitrogênio no gelo não existe apenas em Triton, mas também em Plutão, onde a espaçonave New Horizons encontrou os dois sorvetes coexistentes. Esta descoberta do Gemini é a primeira evidência espectroscópica direta destes gelos misturando e absorvendo este tipo de luz em qualquer dos dois mundos.
Estudos de Tegler são relevantes para as superfícies dos Objetos do Cinturão de Kuiper no Laboratório de Gelo Astrofísico usando espectroscopia de transmissão e Raman. O laboratório é uma colaboração entre o Observatório Lowell e o Departamento de Física e Astronomia da NAU, que facilita estudos de materiais criogênicos do sistema solar externo, como os metano e nitrogênio que dominam as superfícies de Plutão, Tritão, Eris e Makemake, e o etano líquidos de nitrogênio-metano que fluem pela superfície de Titã.
O laboratório consiste de duas estações experimentais, uma para a deposição de vapor de filmes finos de gelo e outra para amostras mais massivas de líquidos criogênicos e gelos de até 2 cm de espessura. Instrumentos usados ??para analisar materiais criogênicos incluem espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia de massa e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X.
Publicado em 01/08/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-unprecedented-discovery-unique-infrared-signature.html
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