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    La lune de Neptune Triton favorise une rare union glacée

    Image Voyager 2 de Triton montrant la région polaire sud avec des stries sombres produites par des geysers visibles sur la surface glacée. Crédit :NASA/JPL

    Les astronomes utilisant l'observatoire Gemini explorent la plus grande lune Triton de Neptune et observent, pour la première fois hors du labo, une union extraordinaire entre le monoxyde de carbone et les glaces d'azote. La découverte offre un aperçu de la façon dont ce mélange volatil peut transporter des matériaux à travers la surface de la lune via des geysers, déclencher des changements atmosphériques saisonniers, et fournir un contexte pour les conditions sur d'autres mondes glacés.

    Des conditions extrêmes peuvent produire des résultats extrêmes. Dans ce cas, c'est l'appariement inhabituel de deux molécules communes, le monoxyde de carbone (CO) et l'azote (N2), congelées sous forme de glace solide sur la lune glaciale Triton de Neptune.

    Dans le laboratoire, une équipe internationale de scientifiques a identifié une longueur d'onde très spécifique de la lumière infrarouge absorbée lorsque les molécules de monoxyde de carbone et d'azote se rejoignent et vibrent à l'unisson. Individuellement, les glaces de monoxyde de carbone et d'azote absorbent chacune leurs propres longueurs d'onde distinctes de lumière infrarouge, mais la vibration en tandem d'un mélange de glace absorbe à un supplément, longueur d'onde distincte identifiée dans cette étude.

    En utilisant le télescope Gemini South de 8 mètres au Chili, l'équipe a enregistré cette même signature infrarouge unique sur Triton. La clé de la découverte était le spectrographe haute résolution appelé IGRINS (Immersion Grating Infrared Spectrometer) qui a été construit en collaboration entre l'Université du Texas à Austin et le Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). L'Observatoire Gemini et l'IGRINS reçoivent tous deux un financement de la National Science Foundation (NSF) des États-Unis et de la KASI.

    « Alors que l'empreinte spectrale glaciale que nous avons découverte était tout à fait raisonnable, d'autant plus que cette combinaison de glaces peut être créée en laboratoire, localiser cette longueur d'onde spécifique de la lumière infrarouge sur un autre monde est sans précédent, " a déclaré Stephen C. Tegler du Laboratoire de matériaux astrophysiques de l'Université du Nord de l'Arizona qui a dirigé l'étude internationale. Les résultats de la recherche ont été acceptés pour publication dans le Journal astronomique .

    Dans l'atmosphère terrestre, les molécules de monoxyde de carbone et d'azote existent sous forme de gaz, pas des glaces. En réalité, l'azote moléculaire est le gaz dominant dans l'air que nous respirons, et le monoxyde de carbone est un contaminant rare qui peut être mortel.

    Sur le lointain Triton, cependant, le monoxyde de carbone et l'azote gèlent sous forme de glace solide. Ils peuvent former leurs propres glaces indépendantes, ou peuvent se condenser dans le mélange glacial détecté dans les données Gemini. Ce mélange glacial pourrait être impliqué dans les geysers emblématiques de Triton vus pour la première fois dans les images du vaisseau spatial Voyager 2 comme sombres, des stries soufflées par le vent à la surface du lointain, lune glacée.

    Cette superbe photographie prise, avec un objectif fish-eye depuis l'intérieur du dôme Gemini South, montre le télescope niché dans sa monture azimutale, pointant juste assez haut pour que son monstrueux miroir primaire de 8 mètres soit visible. Crédit :Gemini Observatory/AURA image par Manuel Paredes

    Le vaisseau spatial Voyager 2 a capturé pour la première fois les geysers de Triton en action dans la région polaire sud de la lune en 1989. Depuis lors, les théories se sont concentrées sur un océan interne comme une source possible de matière en éruption. Ou, les geysers peuvent éclater lorsque le soleil d'été réchauffe cette fine couche de glace volatile à la surface de Triton, impliquant potentiellement le mélange de monoxyde de carbone et de glace d'azote révélé par l'observation Gemini. Ce mélange de glace pourrait également migrer autour de la surface de Triton en réponse aux variations saisonnières de la lumière solaire.

    "Malgré la distance de Triton au Soleil et les températures froides, la faible lumière du soleil est suffisante pour provoquer de forts changements saisonniers sur la surface et l'atmosphère de Triton, " ajoute Henry Roe, Directeur adjoint de Gemini et membre de l'équipe de recherche. "Ce travail démontre le pouvoir de combiner des études de laboratoire avec des observations de télescopes pour comprendre des processus planétaires complexes dans des environnements extraterrestres si différents de ce que nous rencontrons chaque jour ici sur Terre."

    Les saisons avancent lentement sur Triton, comme Neptune met 165 années terrestres pour orbiter autour du Soleil. Une saison sur Triton dure un peu plus de 40 ans; Triton a passé sa marque du solstice d'été austral en 2000, laissant environ 20 ans de plus pour mener d'autres recherches avant le début de son automne.

    Regarder vers l'avant, les chercheurs s'attendent à ce que ces découvertes fassent la lumière sur la composition des glaces et les variations saisonnières de l'atmosphère sur d'autres mondes lointains au-delà de Neptune. Les astronomes ont soupçonné que le mélange de monoxyde de carbone et de glace d'azote n'existe pas seulement sur Triton, mais aussi sur Pluton, où le vaisseau spatial New Horizons a trouvé les deux glaces coexistantes. Cette découverte de Gemini est la première preuve spectroscopique directe de ces glaces mélangeant et absorbant ce type de lumière sur l'un ou l'autre monde.

    Fond

    Triton orbite autour de Neptune, la huitième planète du Soleil, à quelque 2,7 milliards de kilomètres de la Terre, à la frange extérieure froide de la principale zone planétaire de notre système solaire. C'est la seule grande lune du système solaire qui orbite "en arrière" ou dans la direction opposée à la rotation de sa planète. Le mouvement particulier suggère que Triton est un objet transneptunien capturé de la ceinture de Kuiper, une région de restes de l'histoire ancienne du système solaire, c'est pourquoi elle partage plusieurs caractéristiques avec la planète naine Pluton et Éris :la taille (environ les deux tiers de celle de notre Lune), et des températures de surface qui oscillent près du zéro absolu ; si bas que les composés courants que nous connaissons sous le nom de gaz sur Terre gèlent en glace.

    L'atmosphère de Triton c'est aussi 70, 000 fois moins dense que celle de la Terre et est composé d'azote, méthane, et monoxyde de carbone. Sa surface semble se composer de deux terrains différents, l'un composé par les glaces volatiles et le second formé par les glaces d'eau et de dioxyde de carbone.

    On pense que l'azote moléculaire était le type d'azote le plus courant disponible lors de la formation du système solaire. Son abondance dans le système solaire externe est une clé importante des origines de la vie, car c'est une partie importante des éléments constitutifs de la vie.


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