新视野号拍摄的冥卫一（冥王星的卫星）
（图源：NASA/JPL-Caltech）
通过詹姆斯韦伯望远镜，天文学家在冥卫一（又称卡戎，冥王星最大的卫星）冰封的表面探测到了二氧化碳和过氧化氢。这些分子可能帮我们揭示太阳系边界的冰球是怎么诞生的。
冥卫一自1978年被发现以来，一直被科学家们不断的研究。但是，由于技术原因，某些波长的电磁波无法被探测到，导致我们不能完全了解冥卫一表面成分。因此，尽管之前在冥卫一的表面探测到了冰，含氨物质和有机化合物，但是最近才探测到了表面的二氧化碳和过氧化氢。
美国西南研究院的西尔维娅·普罗托帕帕带领的一个团队，利用詹姆斯韦伯望远镜搭载的近红外光谱仪补全了之前研究的空缺。“我们的研究揭示了冥卫一表面存在这二氧化碳和过氧化氢，这对于了解冥卫一的起源有重大意义。“普罗托帕帕告诉了space.com。”这些发现拓宽了冥卫一已知的组成成分，其中包括水冰，含氨物质和导致其灰红色的有机化合物。“
冥卫一是一个中型天体，直径约1,200 km，位于太阳系边缘的柯伊伯带。柯伊伯带是一条由冰碎片、彗星和矮行星组成的环，柯伊伯带中的天体也被称为海王星外天体 。
与其他柯伊伯带内的大型天体不同的是，冥卫一的表面没有被甲烷等挥发性冰所遮蔽，这代表科学家们可以了解太阳光在如此遥远距离对这些天体产生的影响。同时，因为新视野号掠过冥王星时测量冥卫一的地貌，所以这也是唯一一个拥有地质测绘数据的中型海王星外天体。
“总的来讲，这些因素导致冥卫一是一个非常有价值的研究目标，” 普罗托帕帕说，“我们的发现对于了解太阳光和陨石撞击等因素会如何影响冥卫一的表面有着重要的意义。这样的推论也可以推广到其他中型海王星外天体上。”
恒星，行星以及卫星的组成部分可以通过观测它们发出或反射的光推断出。这样做的原理是一个元素会在某一个特定的波段吸收或发射光（这个方法叫做光谱学）。因此，通过光谱学，我们可以分析出观测物体的化学成分。
通过结合了詹姆斯韦伯望远镜的光谱数据和实验室中对一些元素的分析，普罗托帕帕和她的同事推断出了冥卫一的表面成分。因此他们得出结论：二氧化碳主要存在于富含水冰的表层地下。
“新视野号拍摄的照片揭示了冥卫一的表面有许多陨石坑。这些陨石坑周围由许多明亮的喷发物，这些喷发物富含水和含氨化合物。” 普罗托帕帕解释道，“这些地质特征揭示了喷发物的起源，原本位于地下的水和含氨化合物因为陨石撞击而重见天日。因此，我们可以通过喷发物的组成部分推断出冥卫一的组成部分。”
“我们一般认为喷发物上层的二氧化碳来自于卫星的内部，由于陨石撞击，这些二氧化碳才能重见天日。“
普罗托帕帕还表示，二氧化碳的出现并不意外，因为孕育了冥王星的原行星盘就包含了二氧化碳。实际上，2015年，新视野号飞掠冥王星时，科学家们因为没有探测到二氧化碳而被震惊了。
“二氧化碳的出现令人满意地证实了我们的预期。“普罗托帕帕说到。然而，过氧化氢的出现令人十分意外。“在21世纪初期，人们就知道木卫二上存在过氧化氢鉴于木卫二和冥卫一截然不同的环境。我从未想过我会写一篇比较这两颗卫星的论文。“
冥卫一上出现的过氧化氢说明了冥卫一富含水冰的表面正在被来自外界的高能粒子不断轰击，这些高能粒子可能来自于太阳风，或者来自宇宙深处的宇宙射线。
“过氧化氢是由临近的氢氧离子自由基结合而形成的，而氢氧离子自由基产生于高能离子、电子或光子轰击水分子，导致水分子分裂而产生的。” 普罗托帕帕说，“通过实验，我们团队证实了当二氧化碳存在时，高能粒子轰击可以产生过氧化氢。”
普罗托帕帕和她的团队将利用詹姆斯韦伯望远镜继续研究冥卫一，并通过研究冥卫一，更好的了解外海王星天体。
“未来的詹姆斯韦伯望远镜数据会填补之前缺失的波段，这可能导致人们探测到冥卫一上其他的化学成分，并发现更多在冥卫一表面进行的化学过程。“普罗托帕帕说。
该团队的发现发表在了自然-通讯杂志上。
BY: Robert Lea
FY: Chen Li
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