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

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.