一位藝術家對柯伊伯帶天體（KBO）的科學印象，該天體位于我們太陽系的家太外緣，距離太陽40億英里。陽系來源：uux.cn美國國家航空航天局、外圍歐空局和G.培根（STScI）
（神秘的發現地球uux.cn）據中佛羅里達大學（Eddy Duryea）：首次在我們太陽系的遙遠區域，在跨海王星天體（TNO）上觀測到二氧化碳和一氧化碳冰。和氧化碳
由中佛羅里達大學佛羅里達空間研究所（FSI）的科學行星科學家Mário Nascimento De Prá和NoemíPinilla Alonso領導的一個研究小組利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的紅外光譜能力分析了59個跨海王星天體和半人馬座的化學成分，得出了這一發現。家太
本周發表在《自然天文學》上的陽系這項開創性研究表明，在原行星盤的外圍寒冷外部區域，二氧化碳冰含量豐富。發現需要進一步的和氧化碳調查來了解一氧化碳冰的起源，因為它在研究中的科學TNO上也很普遍。
研究人員報告稱，家太在JWST觀察到的陽系59個物體樣本中，56個TNO檢測到二氧化碳，28個TNO（加上6個檢測結果可疑或邊緣）檢測到一氧化碳。根據這項研究，二氧化碳廣泛分布在跨海王星種群的表面，與動力學類別和體型無關，而一氧化碳僅在二氧化碳豐度高的物體中檢測到。
這項工作是UCF領導的發現跨海王星天體表面成分計劃（DiSCo-TNO）的一部分，該計劃是JWST計劃之一，專注于分析我們的太陽系。
該研究的合著者de Prá說：“這是我們第一次觀察到大量TNO的光譜區域，所以從某種意義上說，我們看到的一切都是令人興奮和獨特的。”。“我們沒想到會發現二氧化碳在TNO區域如此普遍，更沒想到一氧化碳在這么多TNO中存在。”
作為DiSCo大型計劃的一部分，JWST獲得了富含碳揮發性冰的跨海王星天體表面的光譜。二氧化碳（CO2）、其同位素（13CO2）和一氧化碳的吸收以黃色突出顯示。太陽的光線（靠近圖像中心）在數十億英里外變暗，而這些跨海王星天體就位于這里。圖片繪制來源：uux.cn/William Gonzalez-Sierra，佛羅里達航天研究所
他說，冰的發現可以進一步幫助我們了解太陽系的形成以及天體是如何遷移的。
de Prá說：“跨海王星天體是行星形成過程中的遺跡。”。“這些發現可能會對這些天體的形成地點、它們是如何到達目前居住的地區以及它們的表面自形成以來是如何演變的施加重要限制。因為它們形成于離太陽更遠的地方，比行星更小，所以它們包含了原行星盤原始組成的原始信息。”
古老的冰
“新視野”號探測器在冥王星上觀測到了一氧化碳冰，但直到JWST在那里建立了一個強大的天文臺，能夠精確定位和探測到最大TNO群體上的一氧化碳冰或二氧化碳冰痕跡。
在我們太陽系的許多物體中普遍存在二氧化碳。因此，DiSCo團隊很好奇，想看看它是否在海王星之外有更大的數量存在。
根據這項研究，之前沒有在TNO上檢測到二氧化碳冰的可能原因包括豐度較低、非揮發性二氧化碳隨著時間的推移被其他揮發性較低的冰和耐火材料層掩埋、通過輻射轉化為其他分子，以及簡單的觀測限制。
de Prá說，在TNO上發現二氧化碳和一氧化碳提供了一些背景，同時也提出了許多問題。
他說：“雖然二氧化碳可能是從原行星盤吸積而來的，但一氧化碳的來源更不確定。”。“即使在TNO的冷表面，后者也是一種揮發性的冰。我們不能排除一氧化碳最初是附著的，并以某種方式保留到現在。然而，數據表明，它可能是由含碳冰的輻射產生的。”
答案雪崩
Pinilla Alonso說，確認TNO上存在二氧化碳和一氧化碳為進一步研究和量化其存在的方式或原因提供了許多機會，他也是該研究的合著者，也是DiSCo TNO項目的負責人。
她說：“在跨海王星天體上發現二氧化碳令人激動，但更令人著迷的是它的特征。”。“二氧化碳的光譜印記揭示了我們樣本中兩種不同的表面成分。在一些TNO中，二氧化碳與甲醇、水冰和硅酸鹽等其他材料混合。然而，在另一組中——二氧化碳和一氧化碳是主要的表面成分——光譜特征是驚人的獨特。這種明顯的二氧化碳印記與在其他太陽系天體上觀察到的任何東西都不同，甚至在實驗室環境中也不同。”
Pinilla Alonso說，現在看來很清楚，當二氧化碳含量豐富時，它似乎與其他物質分離，但僅憑這一點并不能解釋帶的形狀。她說，了解這些二氧化碳帶是另一個謎，可能與它們獨特的光學特性以及它們如何反射或吸收特定顏色的光有關。
Pinilla Alonso說，人們普遍認為，TNO中可能存在二氧化碳，因為二氧化碳在彗星中以氣態存在，這在成分上是相當的。
她說：“在彗星中，我們觀察到二氧化碳是一種氣體，是由表面上或表面下的冰升華釋放出來的。”。“然而，由于從未在TNO表面觀察到二氧化碳，人們普遍認為它被困在表面下。我們的最新發現顛覆了這一觀點。我們現在知道，二氧化碳不僅存在于TNO表面，而且比水冰更常見，我們之前認為水冰是最豐富的表面物質。這一發現極大地改變了我們對TNO組成的理解，并表明影響其表面的過程比我們意識到的更復雜。”
解凍數據
該研究的合著者、巴黎薩克雷大學天體物理空間研究所和法國國家科學研究中心的博士生Elsa Hénault和Hénaut的導師Rosario Brunetto將實驗室和化學視角納入了JWST觀測的解釋中。
Hénault分析并比較了所有物體的二氧化碳和一氧化碳吸收帶。Hénault說，雖然有足夠的證據表明存在冰，但在豐度和分布上存在很大的多樣性。
她說：“雖然我們發現二氧化碳在TNO中無處不在，但它肯定不是均勻分布的。”。“一些物體的二氧化碳含量很低，而另一些則非常富含二氧化碳，并顯示出一氧化碳。一些物體顯示出純二氧化碳，而其他物體則將其與其他化合物混合。將二氧化碳的特征與軌道和物理參數聯系起來，我們可以得出結論，二氧化碳的變化可能代表了物體的不同形成區域和早期進化。”
Hénault說，通過分析，原行星盤中很可能存在二氧化碳，但一氧化碳不太可能是原始的。
她說：“來自太陽或其他來源的持續離子轟擊可以有效地形成一氧化碳。”。“我們目前正在通過將觀測結果與離子輻照實驗進行比較來探索這一假設，離子輻照實驗可以再現TNO表面的冷凍和電離條件。”
Hénault說，這項研究為近30年前TNO發現以來的長期問題提供了一些明確的答案，但研究人員還有很長的路要走。
“現在還提出了其他問題，”她說。“值得注意的是，考慮到一氧化碳的起源和進化。在整個光譜范圍內的觀測結果非常豐富，肯定會讓科學家在未來幾年里忙碌起來。”
盡管DiSCo項目的觀測已接近尾聲，但對結果的分析和討論仍有很長的路要走。de Prá說，從這項研究中獲得的基礎知識將被證明是未來行星科學和天文學研究的重要補充。
他說：“我們只觸及了這些物體的表面，以及它們是如何形成的。”。“我們現在需要了解這些冰與它們表面存在的其他化合物之間的關系，并了解它們在整個太陽系歷史上的形成場景、動力學演化、揮發性保留和輻射機制之間的相互作用。”
作者:知識
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