Космічний телескоп ім. Джеймса Вебба виявив загадкову хімічну сигнатуру на двох абсолютно різних тілах Сонячної системи — Плутоні та найбільшому супутнику Сатурна, Титані. Дослідники поки що не можуть визначити, якій речовині належить цей спектральний слід, попри порівняння з наявними базами даних. Роботу прийнято до публікації в журналі Astronomy & Astrophysics.
Невідома особливість проявилася в інфрачервоному діапазоні на одній і тій самій довжині хвилі незалежно під час спостережень обох об’єктів. Особливо примітно, що Плутон і Титан сильно відрізняються один від одного, причому на першому сигнатура виражена значно сильніше. Вчені припускають, що, попри відмінності обох світів, на них можуть відбуватися схожі хімічні процеси.
Вперше слід було виявлено під час аналізу даних спостережень Титана «Веббом» у листопаді 2022 року. Команда виключає помилку телескопа, оскільки сигнатура була зафіксована двома різними приладами — NIRSpec і MIRI, призначеними для роботи в ближньому та середньому інфрачервоному діапазонах відповідно. Не знайшовши збігів із каталогами спектральних сполук, астрономи звернулися до колег, які працювали зі спостереженнями «Вебба» за Плутоном у травні 2023 року — в їхніх даних виявилася точно така сама особливість.
Поки що дослідники не можуть сказати, чи вказує знайдена сигнатура на раніше невідому молекулу, чи йдеться про вже наявну речовину, властивості якої в подібних умовах ніколи не вивчалися. Крім того, немає доказів, що ця знахідка пов’язана з біологічними процесами. Автори роботи припускають, що вона може відображати пребіотичні хімічні процеси, що відбуваються в безкисневому середовищі Титана вже понад 4 мільярди років.
Одним із можливих кандидатів є аллени — сімейство вуглеводнів, яке проявляється в тому ж діапазоні, що й отриманий сигнал. Однак проблема полягає в тому, що серед алленів існує безліч варіантів, повні спектри яких поки що невідомі. Друга гіпотеза передбачає, що сигнатура може належати відомій молекулі, спектр якої змінився внаслідок взаємодії з іншими речовинами, властивості яких також ще недостатньо вивчені.
Аналіз розподілу сигналу показав, що його джерело, ймовірно, формується в атмосфері Титана, багатій на азот і метан, а потім речовина осідає на поверхню. Дослідники вивчили поведінку сигнатури по всьому диску супутника: у центрі вона була найсильнішою, а до зовнішнього краю, де промінь світла проходить через більший шар атмосфери, слабшала. Для порівняння, такої поведінки не спостерігалося у чадного газу в атмосфері Титана — його інтенсивність залишалася практично незмінною. Для додаткової перевірки вчені вивчили спостереження «Вебба» за Ганімедом — супутником Юпітера. Оскільки у нього немає такої атмосфери, очікувати появи аналогічної сигнатури не доводилося. Як і передбачалося, на Ганімеді її слідів виявлено не було.
Ще одним підтвердженням цієї гіпотези став Плутон. Його вкрай розріджена атмосфера занадто тонка, щоб створювати настільки сильну спектральну сигнатуру, тому її джерелом, найімовірніше, є поверхня карликової планети.
Зараз вчені аналізують нові дані про Титан, які дозволять дослідити зміну сигналу під час обертання супутника та скласти карту його розподілу по поверхні. Крім того, у майбутньому до Титану буде відправлено місію NASA Dragonfly. Хоча апарат не буде оснащений інфрачервоним спектрометром, його бортовий мас-спектрометр зможе аналізувати органічні молекули на поверхні та допоможе звузити коло можливих пояснень загадкової сигнатури.