Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) telah mengungkap hal-hal menakjubkan tentang Alam Semesta.

Dengan menggunakan optik inframerahnya yang canggih, teleskop ini telah mengintip lebih dalam ke luar angkasa (dan lebih jauh ke masa lalu) daripada observatorium mana pun hingga saat ini, mengumpulkan data tentang galaksi-galaksi pertama yang terbentuk di Alam Semesta kita.

Teleskop ini juga memperoleh spektrum dari eksoplanet, yang mengungkap hal-hal tentang komposisi kimia atmosfernya.

Selain itu, Webb telah memberikan beberapa pemandangan menakjubkan dari objek-objek di dalam Tata Surya kita, seperti Jupiter dan auroranya, cincin dan bulan Saturnus, serta Neptunus dan satelitnya.

Baru-baru ini, sebuah tim yang dipimpin oleh para peneliti dari Southwest Research Institute (SwRI) menggunakan Spektrograf Inframerah Dekat Webb (NIRSpec) untuk memeriksa sistem Pluto-Charon secara saksama.

Pengamatan mereka mendeteksi karbon dioksida beku dan hidrogen peroksida di permukaan bulan terbesar Pluto untuk pertama kalinya.

Penemuan ini melengkapi apa yang telah dipelajari para ilmuwan tentang inventaris kimia Charon dari teleskop berbasis darat dan misi New Horizons.

Penemuan ini juga mengungkap lebih banyak tentang komposisi kimia dari banyak objek yang membentuk Sabuk Kuiper.

Tim ini dipimpin oleh Silvia Protopapa, seorang Ilmuwan Utama di Departemen Studi Luar Angkasa SwRI dan salah satu penyelidik misi New Horizons.

Ia bergabung dengan anggota dari Space Telescope Science Institute (STScI), Florida Space Institute, Lowell Observatory, SETI Institute, Pinhead Institute, Institut d’Astrophysique Spatiale, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL), Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), dan NASA Goddard Space Flight Center.

Makalah yang merinci temuan mereka baru-baru ini dimuat di Nature Communications.

Pengamatan tersebut merupakan bagian dari program Pengamatan Waktu Terjamin (GTO) Webb 1191, yang mengandalkan Kamera Inframerah Dekat (NIRCam) Webb untuk mempelajari Objek Sabuk Kuiper (KBO).

Dr. John Stanberry, Kepala Peneliti program tersebut, adalah ilmuwan instrumen untuk NIRCam Webb di Space Telescope Science Institute (STScI).

Tim tersebut menggunakan NIRSpec Webb untuk melakukan empat pengamatan sistem Pluto-Charon antara tahun 2022 dan 2023, yang memberikan cakupan penuh belahan bumi utara Charon.

Pengukuran spektroskopi Webb mengungkap tanda-tanda karbon dioksida, yang dibandingkan oleh tim tersebut dengan pengukuran laboratorium dan model spektral terperinci dari permukaan.

Mereka menyimpulkan bahwa karbon dioksida hadir terutama sebagai lapisan permukaan pada lapisan bawah yang kaya akan es air. Seperti yang dijelaskan Dr. Protopapa dalam siaran pers SwRI baru-baru ini.

“Charon adalah satu-satunya objek Sabuk Kuiper berukuran sedang, dalam kisaran diameter 300 hingga 1.000 mil, yang telah dipetakan secara geologis, berkat misi New Horizons yang dipimpin SwRI, yang terbang melintasi sistem Pluto pada tahun 2015.

Tidak seperti banyak objek yang lebih besar di Sabuk Kuiper, permukaan Charon tidak tertutup oleh es yang sangat mudah menguap seperti metana dan karena itu memberikan wawasan berharga tentang bagaimana proses seperti paparan sinar matahari dan pembentukan kawah memengaruhi benda-benda yang jauh ini.

“Interpretasi pilihan kami adalah bahwa lapisan atas karbon dioksida berasal dari bagian dalam dan telah terpapar ke permukaan melalui peristiwa pembentukan kawah."

"Karbon dioksida diketahui ada di wilayah cakram protoplanet tempat sistem Pluto terbentuk.”

Hidrogen peroksida terbentuk ketika es air terurai pada tingkat atom melalui paparan sinar ultraviolet, partikel bermuatan dari Matahari (angin matahari), dan sinar kosmik galaksi.

Keberadaannya di permukaan Charon menunjukkan bahwa permukaan yang kaya es air tersebut rentan terhadap fotolisis.

Hal ini serupa dengan bagaimana paparan radiasi matahari menyebabkan metana menciptakan tholin, yang menjelaskan mengapa benda-benda di Tata Surya bagian luar tampak kemerahan.

Kata Dr. Ujjwal Raut dari SwRI, pemimpin Cornell Laboratory for Accelerator-based ScienceS and Education (CLASSE) dan penulis kedua makalah tersebut:

“Eksperimen laboratorium yang dilakukan di fasilitas CLASSE (Center for Laboratory Astrophysics and Space Science Experiments) milik SwRI berperan penting dalam menunjukkan bahwa hidrogen peroksida dapat terbentuk bahkan dalam campuran karbon dioksida dan es air dalam kondisi yang serupa dengan yang terjadi di Charon.”

Temuan tim tersebut menunjukkan kemampuan Webb untuk mengungkap tanda-tanda permukaan yang kompleks, yang dapat memberi tahu para astronom lebih banyak tentang komposisi kimia, pembentukan, dan evolusi benda-benda di Tata Surya kita dan sekitarnya.

Kemampuan yang sama ini memungkinkan para astronom untuk mengkarakterisasi atmosfer eksoplanet untuk melihat apakah mereka memiliki bahan-bahan yang diperlukan untuk mendukung kehidupan (seperti yang kita ketahui).

“Wawasan baru ini dimungkinkan oleh sinergi antara pengamatan Webb, pemodelan spektral, dan eksperimen laboratorium, dan mungkin berlaku untuk objek berukuran sedang serupa lainnya di luar Neptunus,” kata Protopapa. (kpo)