使用Gemini天文台的天文学家探索了海王星最大的卫星Triton，并首次在实验室之外观察到一氧化碳和氮冰之间的非同寻常的联合。这一发现提供了这种挥发性混合物如何通过间歇泉将物质输送到月球表面，引发季节性大气变化，并为其他遥远的冰冷世界提供条件的见解。
极端条件会产生极端结果。在这种情况下，它是两种常见分子 - 一氧化碳(CO)和氮(N 2)的罕见配对- 在海王星的寒冷卫星Triton上冻结为固体冰。
在实验室中，一个国际科学家团队确定了当一氧化碳和氮分子结合在一起并同时振动时吸收的非常特定波长的红外光。单独地，一氧化碳和氮气各自吸收其自身不同波长的红外光，但冰混合物的串联振动吸收在本研究中确定的另外的不同波长。
利用智利的8米双子南望远镜，该团队在Triton上录制了同样独特的红外线特征。这一发现的关键是高分辨率光谱仪，称为IGRINS(浸入式光栅红外光谱仪)，由德克萨斯大学奥斯汀分校和韩国天文学与空间科学研究所(KASI)合作建造。双子座天文台和IGRINS都获得了美国国家科学基金会(NSF)和KASI的资助。
“虽然我们发现的冰冷光谱指纹是完全合理的，特别是因为这种冰的组合可以在实验室中创建，在另一个世界上确定这种特定波长的红外光是前所未有的，”北亚利桑那大学天体物理学材料的Stephen C. Tegler说。实验室主持国际研究。研究结果已被接受在天文学杂志上发表。
在地球大气层中，一氧化碳和氮分子以气体形式存在，而不是冰。事实上，分子氮是我们呼吸的空气中的主要气体，一氧化碳是一种罕见的致命污染物。
然而，在遥远的Triton上，一氧化碳和氮气冻结为固体冰。它们可以形成自己独立的冰，或者可以在双子座数据中检测到的冰冷混合物中凝聚在一起。这种冰冷的混合物可能与Triton的标志性间歇泉有关，这些间歇泉首次在旅行者2号航天器图像中看到，在遥远的冰冷月球表面上有黑色，风吹的条纹。
旅行者2号航天器于1989年首次在月球南极地区捕获了Triton的间歇泉。从那时起，理论一直把内部海洋作为爆发物质的一种可能来源。或者，当夏季太阳加热Triton表面的这层薄薄的挥发性冰时，间歇泉可能爆发，可能涉及双子座观察所揭示的混合一氧化碳和氮冰。冰混合物也可以在Triton表面周围迁移，以响应季节性变化的阳光模式。
“尽管Triton与太阳的距离和寒冷的气温，微弱的阳光足以驱动Triton表面和大气层的强烈季节性变化，”Gemini副主任和研究团队成员Henry Roe补充道。“这项工作展示了将实验室研究与望远镜观测相结合，以了解外星环境中复杂的行星过程的能力，这与我们每天在地球上遇到的不同。”
由于海王星需要165个地球年才能绕太阳运行，因此Triton的季节进展缓慢。特里顿的一个赛季持续了40多年; 特里顿于2000年通过其南方的夏至大关，在秋季开始前还有大约20年的时间进行进一步的研究。
展望未来，研究人员预计这些发现将揭示海王星以外其他遥远世界的冰的成分和大气的季节变化。天文学家怀疑，一氧化碳和氮冰的混合不仅存在于Triton，而且也存在于冥王星上，而新地平线太空船发现这两种冰共存。这个双子座的发现是这些冰在这两个世界中混合和吸收这种光的第一个直接光谱证据。
背景
Triton绕着太阳运行的第八颗行星海王星，离地球大约27亿英里 - 位于我们太阳系主要行星区的寒冷外缘。它是太阳系中唯一一个“向后”或与行星旋转方向相反的大型月球。奇特的运动表明Triton是来自柯伊伯带的一个被捕获的跨海王星物体 - 一个来自太阳系早期历史的剩余物区域，这就是为什么它与矮行星冥王星和厄里斯分享几个特征：大小(大约两个 - 我们月球的三分之一，表面温度在绝对零度附近徘徊; 如此之低，以至于我们所知的常见化合物在地球上的气体会冻结成冰。
Triton的气氛密度比地球密度低70,000倍，由氮，甲烷和一氧化碳组成。它的表面似乎由两种不同的地形组成，一种由挥发性冰组成，另一种由水和二氧化碳冰组成。
当太阳系形成时，分子氮被认为是最常见的氮。它在外太阳系中的丰富是生命起源的重要关键，因为它是生命构建块的重要组成部分。