Телескоп Джеймс Уэбб нашел загадочное вещество одновременно на Титане и Плутоне
Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) сделал необычное открытие сразу на двух далеких объектах Солнечной системы. На поверхности Титана — крупнейшего спутника Сатурна — и карликовой планеты Плутон ученые зафиксировали одну и ту же загадочную полосу поглощения света. Это может означать, что там присутствует неизвестное науке вещество, причем образованное в результате общих химических процессов.
Исследование, опубликованное в журнале Astronomy & Astrophysics, описывает, как астрономы использовали высокую чувствительность и широкий спектральный диапазон телескопа JWST. Изначально они изучали Титан, чья плотная атмосфера с давлением в 1,5 бара долгое время скрывала его поверхность. Ученые сфокусировались на диапазоне от 4,9 до 5,4 микрометра, где влияние атмосферной дымки минимально, и обнаружили неожиданную особенность — полосу поглощения с максимумом на длине волны 5,113 микрометра. Ее глубина на Титане составила около 6-7%.
Главная загадка в том, что этот сигнал не совпадает ни с одним из известных веществ, присутствующих в атмосфере Титана. Исследователи под руководством Б. Безара перепроверили данные с приборов NIRSpec и MIRI, сравнили их со всеми возможными моделями, но ни один известный газ или частица аэрозоля не мог дать такую спектральную линию.
Чтобы удостовериться, что источник сигнала находится именно на поверхности, а не в атмосфере, ученые сравнили спектры центральной части диска Титана и его краев. Если бы поглощение создавалось атмосферой, оно усилилось бы у краев, где свет проходит через более толстый слой газа. Однако наблюдения показали обратное: сигнал у краев был слабее, что указывало на его поверхностное происхождение.
Затем исследователи проанализировали аналогичные данные JWST по Плутону, полученные в мае 2023 года. И к своему удивлению, они обнаружили точно такую же полосу поглощения на длине волны 5,113 микрометра! На Плутоне она была шире примерно в три раза, а ее глубина составила около 4-5%. Ученые полагают, что разница в ширине связана с разными физическими условиями на поверхности двух миров.
Атмосфера Плутона значительно тоньше, чем у Титана, поэтому космические лучи легко проникают к самой поверхности, разрушая химические связи в верхних слоях льда и создавая новые соединения. Это может приводить к расширению спектральной линии. Несмотря на проверку множества кандидатов — от льдов этана и этилена до бензола и цианистого водорода — ни одно из известных веществ не дало совпадения. Среди наиболее вероятных претендентов пока называют аллены, некоторые смеси бензола и кетен.
Исследователи подчеркивают, что обнаружение одной и той же полосы на Титане и Плутоне указывает на существование общего химического процесса на поверхности этих небесных тел, несмотря на значительные различия в условиях окружающей среды. Для окончательной идентификации таинственного вещества потребуются дополнительные лабораторные эксперименты.
Надежду на разгадку дает и будущая миссия Dragonfly, которая прибудет к Титану в середине 2030-х годов. Установленный на аппарате масс-спектрометр DraMS сможет определить состав многих органических соединений, хотя у него нет инфракрасного спектрометра для прямого наблюдения этой загадочной особенности.
