天文学家通过詹姆斯·韦伯太空望远镜观察到了冥王星最大卫星查隆（Charon）冰冷表面的二氧化碳和过氧化氢。这些发现增强了我们对查隆化学成分的理解，该成分已包括水冰、氨化合物和赋予查隆灰色和红色调的有机材料。
由西南研究学院（Southwest Research Institute）领导的团队首次利用詹姆斯·韦伯太空望远镜在查隆的冰冻表面上识别出了二氧化碳和过氧化氢。这为查隆已知的化学特征增添了新内容，这些特征已经包括水冰、氨化合物和贡献于其灰色和红色的有机材料。
“查隆是柯伊伯带中唯一的中型天体，其直径在300到1000英里之间，得益于由西南研究学院主导的新视野任务（New Horizons），该任务于2015年飞过冥王星系统，已经进行了地质制图，”来自西南研究学院的首席作者、最近在《自然通讯》上发表的一篇论文的作者兼新视野任务的共同研究者西尔维亚·普罗托帕（Dr. Silvia Protopapa）表示。“与许多较大的柯伊伯带天体不同，查隆的表面没有甲烷等高度挥发性冰，允许我们深入了解阳光照射和碰撞等因素如何影响这些遥远的天体。”
韦伯望远镜非常适合对位于海王星以外的查隆和其他冰冷天体进行详细研究。在2022年和2023年，团队利用韦伯的近红外光谱仪观察了冥王星-查隆系统四次，实现了对查隆北半球的全面覆盖。
“韦伯的先进观测能力使我们的团队能够调查从查隆表面反射出来的光，使用的波长比以前可行的更长，从而增强了我们对这一引人注目的天体的理解，”美国太空望远镜科学研究所的科学家伊恩·黄博士（Dr. Ian Wong）表示，他也是论文的共同作者。
韦伯测量的扩展波长分析表明了二氧化碳的存在。研究人员将这些光谱观察结果与实验室测量和查隆表面复杂的光谱模型进行了比较，得出结论认为，二氧化碳主要以薄层的形式存在于富含水冰的地下层上。
“我们认为，表层的二氧化碳来自于地下，并通过撞击暴露出来。已知二氧化碳存在于冥王星系统产生的原行星盘的一些区域，”普罗托帕解释道。
在查隆表面发现的过氧化氢表明，太阳紫外光和来自太阳风及宇宙射线的高能粒子正在改变富含水冰的表面。过氧化氢是由因 incoming ions、电子或光子引起的水冰分解而形成的氢和氧原子生成的。
“在西南研究学院的CLASSE（实验室天体物理学与空间科学实验中心）进行的实验对于证明即使在类似查隆条件下混合二氧化碳和水冰时也能形成过氧化氢至关重要，”来自西南研究学院的乌杰瓦尔·劳特博士（Dr. Ujjwal Raut）表示，他是CLASSE实验室的负责人和论文的第二作者。
这项研究突显了韦伯望远镜揭示受撞击和辐射过程影响的复杂表面特征的无与伦比的能力。
“这些新发现得益于韦伯的观测、光谱建模和实验室实验的结合，这些见解也可能适用于海王星以外的其他中型天体，”普罗托帕补充道。
