Impression d'artiste d'un objet de la ceinture de Kuiper (KBO), situé à la périphérie de notre système solaire, à une distance stupéfiante de 4 milliards de kilomètres du Soleil.© NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)

Etendue des glaces de CO2 et CO dans la région trans-Neptunienne révélée par JWST

Résultat scientifique Univers

Les Objets Trans-Neptuniens (OTNs) désignent les petits corps primitifs de notre Système solaire externe, orbitant au-delà de Neptune. Formés assez loin du Soleil, ces objets regorgent encore d’informations concernant leur formation il y a plus de 4 milliards d’années, à l’inverse des planètes naines comme Pluton qui pourraient avoir subi une évolution interne majeure. Les OTNs ont également été témoins de processus de migration planétaire qui les ont, pour la majorité, redistribués loin de leur région de formation. Jusqu’à présent, les observations des OTNs étaient limitées, livrant une caractérisation très partielle de leur composition chimique : seules les glaces d’eau et de méthanol étaient détectées sur une poignée d’objets.

Un grand programme d’observation1 du télescope spatiale James Webb a récemment fourni la première vue d’ensemble de OTNs. Les observations de 59 objets obtenues avec l’instrument NIRSpec ont été analysées par une équipe de recherche internationale impliquant des scientifiques du CNRS Terre & Univers (voir encadré). Les spectres infrarouges révèlent les toutes premières détections de glaces de CO2 et de CO sur des petits corps du Système solaire externe.

Contre toute attente, le CO2 est très répandu, présent sur 95% des objets dans des proportions pourtant variables. Alors que CO n'est pas stable dans la région transneptunienne, il est pourtant détecté conjointement au CO2 sur 47% des objets. Cette diversité de composition, traduite par les variations d’abondance mais également d’état physico-chimique de la glace, va permettre de retracer l’histoire des OTNs pour retrouver leur lieu de formation dans le disque protoplanétaire. Si le CO2 a pu être hérité du disque protoplanétaire, le CO serait plus probablement formé par interaction de la surface avec le vent solaire et les rayons cosmiques. Remarquablement, 13CO2 est également détecté ce qui ouvre la possibilité d’étudier le rapport isotopique du carbone à travers le système solaire externe.

  • 1“DiSCo-TNOs” : Discovering the Composition of trans-Neptunian objects, icy embryos for planet formation, Noemí Pinilla-Alonso. 

     
Signature infrarouge des bandes fondamentales de CO2 et CO sur les surfaces d’OTNs (à gauche) et répartition de leur détection au sein des différents groupes dynamiques d’OTNs (à droite). © De Prá et al. Nature Astronomy, 05/24.

Laboratoires CNRS impliqués

  • Institut d’astrophysique spatiale (IAS -OSUPS)

Tutelles : CNRS / Univ. Paris Saclay

  • Laboratoire de Géologie de Lyon : Terre, Planètes, Environnement (LGL-TPE / OSUL)

Tutelles : CNRS / ENS Lyon / Univ. Claude Bernard

Pour en savoir plus

De Prá, M.N., Hénault, E., Pinilla-Alonso, N. et al. Widespread CO2 and CO ices in the trans-Neptunian population revealed by JWST/DiSCo-TNOs. Nat Astron (2024).

Contact

Elsa Hénault
Doctorante de l'Université Paris-Saclay à l'Institut d'astrophysique spatiale (IAS)
Rosario Brunetto
Chercheur CNRS à l’IAS – OSUPS
Aurélie Guilbert-Lepoutre
Chercheuse CNRS au laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes, environnement (LGL-TPE) / OSUL