Tritão orbita Netuno, o oitavo planeta do Sol, cerca de 2,7 bilhões de milhas da Terra - na franja externa fria da maior zona planetária do Sistema Solar. As temperaturas da superfície oscilam perto do zero absoluto, tão baixo que compostos comuns que conhecemos como gases na Terra se congelam em gelo. Atmosfera de Tritão, que é 70, 000 vezes menos denso que o da Terra, é composto de nitrogênio, metano e monóxido de carbono.

Essas condições extremas levaram a uma descoberta extraordinária em Tritão. Uma equipe internacional de cientistas usou o Telescópio Gemini South de 8 metros no Chile para localizar um tipo muito específico de assinatura de luz infravermelha produzida quando o monóxido de carbono e as moléculas de nitrogênio se unem e vibram em uníssono. Individualmente, Os congelamentos de monóxido de carbono e nitrogênio absorvem, cada um, seus próprios comprimentos de onda distintos de luz infravermelha, mas a vibração em tandem de uma mistura de gelo absorve em um adicional, comprimento de onda distinto identificado neste estudo.

A descoberta, publicado recentemente no Astronomical Journal , oferece insights sobre como essa mistura volátil pode transportar material através da superfície da lua por meio de gêiseres, desencadeiam mudanças atmosféricas sazonais e fornecem um contexto para condições em outros lugares distantes, mundos gelados.

"Embora a impressão digital espectral gelada que descobrimos fosse inteiramente razoável, especialmente porque esta combinação de gelo pode ser criada no laboratório, localizar este comprimento de onda específico de luz infravermelha em outro mundo é sem precedentes, "disse o professor da NAU Stephen Tegler, quem liderou o estudo, colaborando com Will Grundy e Jennifer Hanley do Observatório Lowell. Outros co-autores da NAU são Terry Stufflebeam, Shyanne Dustrud, Gerrick Lindberg, Anna Engle, Thomas Dillingham, Daniel Matthew e David Trilling.

Na atmosfera da Terra, moléculas de monóxido de carbono e nitrogênio existem como gases, não gelos. Na verdade, o nitrogênio molecular é o gás dominante no ar que respiramos, e o monóxido de carbono é um contaminante raro que pode ser letal. Na distante Tritão, Contudo, monóxido de carbono e nitrogênio congelam sólidos como gelo. Eles podem formar seus próprios sorvetes independentes ou podem condensar juntos na mistura gelada detectada nos dados do Gêmeos. Esta mistura gelada pode estar envolvida nos gêiseres icônicos de Tritão vistos pela primeira vez nas imagens da espaçonave Voyager 2 como escuros, raias sopradas pelo vento na superfície do distante, lua gelada.

Olhando para a frente, os pesquisadores esperam que essas descobertas iluminem a composição do gelo em outros mundos distantes além de Netuno. Os astrônomos suspeitaram que a mistura de monóxido de carbono e gelo de nitrogênio não existe apenas em Tritão, mas também em Plutão, onde a nave espacial New Horizons encontrou os dois gelos coexistindo. Essa descoberta de Gêmeos é a primeira evidência espectroscópica direta desses gelos se misturando e absorvendo esse tipo de luz em ambos os mundos.

Tegler estuda gelos relevantes para as superfícies dos Objetos do Cinturão de Kuiper no Laboratório Astrofísico de Gelo usando transmissão e espectroscopia Raman. O laboratório é uma colaboração entre o Observatório Lowell e o Departamento de Física e Astronomia da NAU, que facilita os estudos de materiais criogênicos do sistema solar externo, como os gelos de metano e nitrogênio que dominam as superfícies de Plutão, Tritão, Eris e Makemake, e os líquidos etano-metano-nitrogênio que fluem pela superfície de Titã.

O laboratório é composto por duas estações experimentais, um para deposição de vapor de filmes finos de gelo, e um para amostras mais maciças de líquidos criogênicos e gelos de até 2 cm de espessura. Os instrumentos usados ​​para analisar materiais criogênicos incluem espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, espectroscopia de massa e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X.