Космический телескоп Джеймс Уэбб (JWST) обнаружил неизвестную полосу поглощения света на поверхности Титана — крупнейшего спутника Сатурна — и карликовой планеты Плутон.
Открытие указывает на возможное наличие неизвестных органических соединений, образующихся на обоих небесных телах. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
Главные мысли за 1 минуту:
- JWST зафиксировал спектральную аномалию на длине волны 5,113 микрометра – такой линии нет ни у одного известного вещества.
- Сигнал идёт от поверхности Титана и Плутона, а не от их атмосфер.
- На Плутоне полоса в три раза шире, чем на Титане – возможно, из-за космических лучей.
- Среди вероятных кандидатов – аллены, некоторые смеси бензола и продукты облучения метанольного льда.
- Для точной идентификации нужны лабораторные эксперименты и новые данные.
- Миссия Dragonfly в середине 2030-х сможет уточнить состав поверхности Титана.
Неожиданная находка на границе Солнечной системы
Телескоп Джеймс Уэбб, известный своей рекордной чувствительностью, сделал необычное открытие сразу на двух удалённых объектах. Учёные под руководством Б. Безара изучили участок спектра от 4,9 до 5,4 микрометра. Этот диапазон идеально подходит для наблюдения поверхности Титана: его плотная атмосфера с давлением около 1,5 бара почти полностью скрывает твёрдую корку от обычных телескопов, но в этом «окне» влияние газов и аэрозольной дымки минимально.
Как удалось заглянуть сквозь плотную атмосферу Титана
Приборы NIRSpec и MIRI на JWST уловили чёткую линию поглощения с максимумом на 5,113 микрометра. Глубина сигнала на Титане – 6–7%. Исследователи сравнили данные с моделями, которые учитывают все известные газы и частицы аэрозолей. Ни одна модель не воспроизвела обнаруженную полосу.
Чтобы исключить атмосферное происхождение сигнала, команда сравнила спектры центральной части диска Титана и его краёв. Если бы источник находился в атмосфере, у края диска поглощение усиливалось бы из-за большей толщи газа. На деле всё наоборот: по краям сигнал слабее. Вывод: вещество лежит прямо на поверхности.
Сюрприз от Плутона
Затем учёные обратились к архивным данным JWST по Плутону, полученным в мае 2023 года. К их удивлению, та же самая полоса на длине волны 5,113 микрометра проявилась и там. Правда, глубина сигнала оказалась меньше – около 4–5%, зато сама полоса была примерно в три раза шире, чем на Титане.
Что скрывает загадочная полоса?
Авторы перебрали десятки возможных кандидатов: льды этана, этилена, ацетилена, пропана, бензола, цианистого водорода и других соединений, уже известных по наблюдениям атмосфер этих миров. Ни один из них не дал совпадения по спектру.
Кандидаты и проверки
На данный момент наиболее вероятными считаются аллены (класс органических соединений), некоторые смеси бензола с другими веществами, кетен, а также продукты, возникающие при облучении метанольного льда. Но пока ни один вариант не подтверждён окончательно.
Почему Плутон и Титан разные?
Разная ширина той же полосы на двух объектах – ключ к разгадке. Исследователи склоняются к тому, что на Плутоне вещество подвергается более сильному воздействию космических лучей.
Роль космических лучей
Атмосфера Плутона крайне разрежена, поэтому высокоэнергетические частицы свободно проникают в поверхностный лёд на глубину от нескольких сантиметров до десятков сантиметров. Они разрушают химические связи и меняют молекулярную структуру, что и приводит к уширению спектральной линии. На Титане плотная атмосфера защищает поверхность, вещество остаётся более однородным.
Тот факт, что одна и та же полоса обнаружена сразу в двух мирах с разными условиями, указывает на общий химический процесс, который может быть распространён в Солнечной системе.
Что дальше?
Для точной идентификации вещества необходимы дополнительные лабораторные исследования. Также команда планирует построить подробную карту распределения этой полосы на поверхности Титана с помощью новых данных JWST.
Планы на будущее
Дополнительную информацию о составе Титана должна дать миссия Dragonfly, которая прибудет к спутнику Сатурна в середине 2030-х годов. Установленный на дроне масс-спектрометр DraMS сможет определить состав многих органических соединений, хотя инфракрасного спектрометра на борту нет, поэтому зарегистрировать саму загадочную полосу напрямую не получится.
