У світі, що розташований на відстані більше 2 мільярдів кілометрів від Сонця, порівняно з Плутоном, відкрито найвіддаленіший газ у нашій Сонячній системі на холодному об’єкті, що називається Макемаке.
«Несподівано ми виявили ознаки газу» на Макемаке, хоча зараз ця планета знаходиться на відстані 53 рази далі від Сонця, ніж Земля, говорить Сільвія Протопапа, планетарний учений з Південно-західного наукового інституту в Боулдері, штат Колорадо. Вона та її колеги подали інформацію про відкриття 8 вересня до arXiv.org.
Макемаке настільки віддалений, що йому потрібно 306 років для обертання навколо Сонця, в той час як Плутону для цього потрібно 248 років, будучи попереднім рекордсменом. Атмосфера Плутона виявилася у 1988 році, коли він проходив перед зіркою, блокуючи її світло.
Протопапа і її колеги не сподівалися знайти газ навколо Макемаке. Попередні спостереження не виявили слідів газу, коли цей світ проходив перед фоновою зіркою. Але це лише тому, що газу там майже не було: якщо він утворює атмосферу, то поверхневий тиск становить приблизно 100 мільярдних частин атмосферного тиску Землі, або одну мільйонну частину тиску Плутона. Однак спостереження з використанням телескопа Джеймса Уебба (JWST) у 2023 році змогли розпізнати газ. Великий розмір телескопа забезпечує йому високу чутливість, і він зосереджується на інфрачервоному світлі, в спектральному діапазоні, де ці холодні, віддалені світи виявляють свої складові.
«Найголовніше, що говорить [виявлення], — це надзвичайна, неймовірна потужність телескопа Уебба для здійснення відкриттів», — каже Вільям МакКіннон, планетарний учений з Вашингтонського університету в Сент-Луїсі, який не був у команді дослідників. «Він розкрив таємниці зовнішньої частини сонячної системи, допомігши зрозуміти, що знаходиться на поверхнях усіх цих таємничих світів».
Макемаке настільки холодний, що метан замерзає на його поверхні та покриває її кригою, яка відбиває близько 80 відсотків сонячного світла. Метановий газ може виникати внаслідок випаровування та утворення тонкої атмосфери з цього льоду під впливом слабкого сонячного світла.
Проте існує ще одна, більш захоплююча можливість, говорить Протопапа. Можливо, газ виводиться з внутрішніх шарів Макемаке, подібно до гейзерів, які викидають воду в космос з супутника Сатурна, Енцелада.
Хоча Енцелад має всього третину діаметра Макемаке, його активність зумовлена гравітаційним нагріванням від планети з кільцями. У той час як у Макемаке немає сусідньої планети, щоб спровокувати гейзери, його відносно великий розмір може зробити його активним. З діаметром близько 1430 кілометрів — 60 відсотків ширини Плутона — він, ймовірно, є четвертим за розміром відомим об’єктом, який обертається навколо Сонця за орбітою Нептуна.
Як і Плутон, Макемаке має помаранчевий колір — можливо, прокоментувала Протопапа, тому що сонячне світло і космічні промені зміщують метан в більш складні сполуки. Але, на відміну від Плутона, який багатий на крижаний азот та гази, JWST не виявив жодного сліду азоту на Макемаке. Дослідники вважають, що менший об’єкт міг втратити свій азот з часом: газ є більш летючим, ніж метан при температурі поверхні Макемаке, і слабка гравітація світу, можливо, не могла утримати втрачені азотні гази. Однак можливість, що крижаний азот все ще ховається під метановою кригою Макемаке, не виключена.
Якщо Макемаке може мати газ, то чи можуть навіть більш віддалені світи в нашій Сонячній системі також мати його? Еріс знаходиться майже вдвічі далі від Сонця, ніж Макемаке, і майже така ж велика, як Плутон; більше того, його поверхня має і метановий, і азотний лід. Під час проходження Еріс перед зіркою в 2010 році газ не було виявлено, і жодні спостереження JWST також не підтвердили його наявність. На даний момент, говорить Протопапа, Макемаке є унікальним у виявленні метанових викидів на такій великій відстані від Сонця. Але хто знає, що ще може відкрити різосторонній інфрачервоний зірковий погляд JWST на Еріс у майбутньому?