Nie powinno być w tym nic dziwnego, bowiem odległe rejony Układu Słonecznego to obszar z jednej strony bardzo odległy, z drugiej strony słabo oświetlony przez promieniowanie słoneczne, przez co od zawsze astronomowie mieli problem z dostrzeżeniem znajdujących się tam obiektów. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba to instrument wprost idealnie nadający się do takich obserwacji, ze względu na to, że obserwuje on wszechświat w zakresie podczerwieni, zaglądając tam, gdzie dotychczasowe teleskopy nie mogły się niczego dopatrzeć.
Najbardziej znanym obiektem Pasa Kuipera jest Pluton, do 2007 roku ostatnia planeta Układu Słonecznego. Paradoksalnie to właśnie odkrycie kolejnych obiektów podobnych do Plutona kilka lat wcześniej sprawiło, że Międzynarodowa Unia Astronomiczna postanowiła stworzyć dla obiektów tego typu osobną kategorię planet karłowatych. Naukowcy obawiali się, że wraz z rozwojem teleskopów i metod obserwacyjnych spis planet zacznie się szybko rozszerzać.
Czytaj także: Odkryto najbardziej odległy obiekt w Układzie Słonecznym. FarFarOut to planeta karłowata
O ile samego Plutona mieliśmy okazję zbadać już w 2015 roku za pomocą sondy New Horizons, która przeleciała w pobliżu planety i jej księżyców fotografując znaczną część jego powierzchni, to o innych planetach karłowatych odkrytych na przestrzeni lat wiemy wciąż bardzo mało. Z pewnością jest to istotna luka w naszej wiedzy. Miliony mniejszych i większych obiektów Pasa Kuipera, zwanych czasami obiektami transneptunowymi (TNO) skrywają sobie prawdziwą skarbnicę wiedzy o historii formowania i ewolucji całego Układu Słonecznego.
Międzynarodowy zespół naukowców, gdy tylko nadarzyła się po temu okazja, postanowił przyjrzeć się za pomocą teleskopu Jamesa Webba trzem planetom karłowatym należącym do Pasa Kuipera. Flagowy teleskop kosmiczny za cel obrał sobie Sednę, Gonggong i Quaoar. Nigdy wcześniej nie słyszeliście tych nazw? Nic dziwnego, w podręcznikach szkolnych pojawiają się dopiero od kilku lat. Wyniki obserwacji pozwoliły naukowcom dowiedzieć się wielu ciekawych rzeczy nie tylko o ich nietypowych orbitach, ale także o składzie chemicznym materii znajdującej się na ich powierzchniach.
Warto tutaj zauważyć, że nie są to tylko kosmiczne głazy, jakich mnóstwo znajdziemy w Pasie Planetoid. Wszystkie trzy obiekty to pełnoprawne planety karłowate o rozmiarach około 1000 kilometrów każda.
Dotychczas wiedzieliśmy już, że planety karłowate takie, jak Pluton, Eris, Haumea czy Makemake posiadają na swojej powierzchni wiele lotnych związków, takich jak chociażby metan. Badacze postanowili sprawdzić, czy tak samo jest w przypadku trzech badanych obiektów.
Czytaj także: Słońce miało bliźniaczą gwiazdę. Przełomową teorię potwierdzi nowy superteleskop?
Przyjrzyjmy się jednak, z czym mamy do czynienia. Sedna to obiekt, który przemieszcza się wokół Słońca po bardzo wydłużonej orbicie. W najbliższym jej punkcie znajduje się w odległości 76 AU od Słońca (1 AU = 150 mln km), aby następnie oddalać się od niego na odległość niemal 1000 AU. Gonggong także porusza się w zakresie odległości od 33 do 100 AU. Quaoar natomiast krąży wokół naszej gwiazdy dziennej po niemal kołowej orbicie w odległości ok. 43 AU od Słońca. Dla porównania, Pluton, który był przez 76 lat ostatnią planetą w naszym układzie planetarnym porusza się natomiast po orbicie o peryhelium w odległości 29 AU i aphelium – 49 AU.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba do obserwacji tych obiektów wykorzystał instrument NIRSpec pracujący w trybie pryzmatu o niskiej rozdzielczości przy długościach fal w zakresie od 0,7 do 5,2 mikrometra. Uzyskane widma ujawniły kilka interesujących rzeczy na temat całej trójki TNO. Dla przykładu na powierzchni wszystkich trzech obiektów odkryto olbrzymie ilości etanu. Na Sednie dostrzeżono także sporo acetylenu i etylenu. Związków tych jest najwięcej na Sednie, mniej na Gonggong i najmniej na najbliższym Quaoar. Są one bezpośrednim produktem interakcji między promieniowaniem a metanem znajdującym się na powierzchni.
Naukowcy zauważają jednak, że gdyby etan znajdował się na powierzchniach przez długi czas, zostałyby przekształcone przez promieniowanie w jeszcze bardziej złożone związki organiczne. Ponieważ jednak wciąż one są tam widoczne, to metan musi być regularnie dostarczany z wnętrza na powierzchnię tych globów. Powyższą teorię wspiera fakt, że widmo Sedny, Gonggong czy Quaoar różni się zasadniczo od widm mniejszych obiektów Pasa Kuipera. Być może zatem tylko we wnętrzach odpowiednio dużych obiektów Pasa Kuipera temperatura jest na tyle wysoka, że pozwala na ponowne przetwarzanie pierwotnych lodów i generowanie etanu, a następnie dostarczanie go na powierzchnię. Dowiadujemy się o tym dopiero teraz, bowiem dopiero obiekty transneptunowe znajdują się w Układzie Słonecznym za linią azotu, czyli w takiej odległości od Słońca, gdzie obiekty planetarne są w stanie zatrzymać na swojej powierzchni duże ilości związków lotnych o niskiej temperaturze zamarzania, takich jak azot, metan, etan i amoniak. W najbliższych latach naukowcy chcą sprawdzić, jak stabilne są takie substancje na powierzchni tych odległych światów i czy mogą przyczyniać się do cyklicznego powstawania wokół nich atmosfer w niektórych fragmentach ich orbit.