RW Space

Два мира на почти противоположных концах Солнечной системы только что открыли нам тайну, о существовании которой мы даже не подозревали.

Вокруг газового гиганта Сатурн вращается вокруг Титана, спутника с коркой водяного льда, озерами жидкого метана и этана и туманной атмосферой.

В самых дальних уголках планетарной плоскости, на среднем расстоянии от Солнца, в четыре раза большем, чем Сатурн, скрывается Плутон – замороженный, сверкающий пейзаж, созданный ледяные вулканы.

Оба мира богаты азотом и углеводородами; оба окружены атмосферой, в которой химические процессы, вызванные солнечными лучами, создают дымку. И теперь в обоих мирах JWST обнаружил химическую сигнатуру, не похожую ни на одну из тех, что мы видели раньше.

Команда под руководством астронома Бруно Безара из Национального центра научных исследований Франции (CNRS) определила несколько возможных кандидатов, которые помогут понять, как сложная органическая химия разворачивается на планетарных телах, в отличие от Земли.

Их результаты были приняты в Астрономия и астрофизика и доступны на сервере препринтов. arXiv.

Титан был открыт Христианом Гюйгенсом в 1655 году, но его поверхность оставалась скрытой от глаз туманной атмосферой, которая была официально идентифицирована, когда Джерард Койпер обнаружил в его спектре метан в 1944 году.

С тех пор ученые смогли получить много информации о поверхности Титана, несмотря на его атмосферу, во многом благодаря зонду «Кассини». Именно так мы знаем, например, о его озерах, дюнах, горах и тектонических особенностях.

Но подробную информацию о химии поверхности Луны получить труднее, и это несколько досадно, поскольку то, что нам удалось выяснить, предполагает, что Титан представляет собой почти идеальную лабораторию для изучения пребиотической химии или химических условий, которые предшествует жизни.

Титан имеет азотную атмосферу, а также метан, солнечный свет, энергетические частицы, дождь, реки, озера и времена года вместе создают необычайное разнообразие углеродных соединений.

Поэтому каждый раз, когда ученые находят что-то новое о Титане, это показывает, какие сложные органические химические процессы могут происходить без жизни.

Инфракрасный космический телескоп JWST — великолепный инструмент для наблюдения за облаками, поэтому группа ученых, в которую входил Безар, зарезервировала время, чтобы посмотреть на Луну в рамках предложения под названием «Климат, состав и облака Титана».

Однако когда они получили спектры обратно, телескоп обнаружил особенность поглощения, которую исследователи не смогли идентифицировать.

Что еще более интригующе, эта особенность проявлялась независимо в наблюдениях с помощью двух разных инструментов JWST, что делало инструментальный сбой маловероятным.

Давайте вернемся на минутку назад.

Когда JWST изучает объект, он регистрирует свет в инфракрасных длинах волн. Присутствующие атомы и молекулы взаимодействуют со светом определенным образом, поглощая, а иногда и переизлучая его по-разному.

Когда вы видите более темную линию в спектре, известную как особенность поглощения, это означает, что что-то поглотило свет на этой конкретной длине волны.

Вот действительно интересный момент. Каждый атом или молекула имеет свой собственный уникальный образец поглощения и излучения – ученые могут использовать спектральный отпечаток пальца, чтобы идентифицировать его.

Итак, это означает, что свойство поглощения Титана не совсем соответствует ни одному известному поглотителю, что позволяет предположить, что на Титане может быть молекула или другой материал, который не имеет такого свойства. еще не идентифицированы.

Однако сюжет становится сложнее.

В отдельной программе наблюдений JWST также изучил И на Плутоне проявилась та же самая особенность поглощения, только толще и сильнее, чем на Титане.

Это было неожиданно. Титан и Плутон связаны своим химическим составом, богатым азотом и метаном, но разделены огромными различиями в температуре, давлении и геологии. Тем не менее, оба, по-видимому, имеют одинаковый неопознанный химический отпечаток.

Что именно создает сигнал, остается неясным.

Сигнал сильный, последовательный и ведет себя таким образом, что можно предположить, что это так. происходит с поверхности обоих миров, а не из атмосферы.

Однако после сравнения с десятками соединений ни одно из них не является убедительным совпадением. Чистые бензол, пропадиен, кетеен и ацетилен очень близки, но все они достаточно различны, чтобы исключить уверенную идентификацию.

Одна из возможностей заключается в том, что виновником является известное соединение, ведущее себя незнакомым образом, смешанное с другими химическими веществами или имеющее другую физическую структуру. Некоторые молекулы могут поглощать инфракрасный свет на длинах волн, несколько отличающихся от тех, которые они поглощают в лабораторных экспериментах.

Все в этом обнаружении намекает на нечто более глубокое, и тот факт, что оно появляется как на Титане, так и на Плутоне, кажется ключевым.

Связано: Причудливые кристаллы в озерах Титана могут нарушить фундаментальное правило химии

Это предполагает, что сигнал Это не просто странная причуда одной странной луны, а ранее нераспознанная особенность химии, характерная для холодных, богатых азотом и метаном миров.

Будущие наблюдения могут помочь сузить возможности, картируя места появления сигнала на поверхности Титана. А когда в середине 2030-х годов прибудет миссия НАСА Dragonfly, ее бортовой масс-спектрометр сможет идентифицировать некоторые из соединений-кандидатов с близкого расстояния.

На данный момент, однако, загадка. остается неразгаданной — слабая тень в свете инопланетных миров, намекающая на то, что наша Солнечная система может быть пронизана тонкой химией, которую мы до сих пор едва понимаем.

Результаты, принятые к публикации в журнале Astronomy & Astrophysicals, были загружены в arXiv.

Эта статья была проверено Карли Касселлой и отредактировано Питером Докрилом. Мы гордимся своим процессом, но мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, сообщите нам.