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 du système solaire. Les températures de surface oscillent près du zéro absolu, si bas que les composés courants que nous connaissons sous le nom de gaz sur Terre gèlent en glace. Ambiance Triton, qui est 70, 000 fois moins dense que celle de la Terre, est composé d'azote, méthane et monoxyde de carbone.

Ces conditions extrêmes ont conduit à une découverte extraordinaire sur Triton. Une équipe internationale de scientifiques a utilisé le télescope Gemini South de 8 mètres au Chili pour identifier un type très spécifique de signature lumineuse infrarouge produite 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.

La découverte, récemment publié dans le Journal astronomique , offre un aperçu de la façon dont ce mélange volatil peut transporter des matériaux à 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.

« 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 le professeur de la NAU Stephen Tegler, qui a dirigé l'étude, en collaboration avec Will Grundy et Jennifer Hanley de Lowell Observatory. Les autres co-auteurs de NAU sont Terry Stufflebeam, Shyanne Dustrud, Gerrick Lindberg, Anna Engle, Thomas Dillingham, Daniel Matthew et David Trilling.

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. Ils peuvent former leurs propres glaces indépendantes ou peuvent se condenser ensemble 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.

Regarder vers l'avant, les chercheurs s'attendent à ce que ces découvertes fassent la lumière sur la composition des glaces 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.

Tegler étudie les glaces pertinentes aux surfaces des objets de la ceinture de Kuiper dans le laboratoire des glaces astrophysiques en utilisant la transmission et la spectroscopie Raman. Le laboratoire est une collaboration entre l'observatoire Lowell et le département de physique et d'astronomie de la NAU, qui facilite les études des matériaux cryogéniques du système solaire externe, comme les glaces de méthane et d'azote qui dominent les surfaces de Pluton, Triton, Eris et Makemake, et les liquides éthane-méthane-azote qui traversent la surface de Titan.

Le laboratoire se compose de deux stations expérimentales, un pour le dépôt en phase vapeur de minces films de glace, et un pour les échantillons plus massifs de liquides cryogéniques et de glaces jusqu'à 2 cm d'épaisseur. Les instruments utilisés pour analyser les matériaux cryogéniques comprennent la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, spectroscopie de masse et spectroscopie photoélectronique à rayons X.