Космическият телескоп James Webb помогна на астрономите да направят неочаквано откритие на две далечни тела в Слънчевата система. По време на наблюденията на спътника на Сатурн Титан и планетата джудже Плутон, изследователите са регистрирали един и същ мистериозен химичен сигнал, който все още не е свързан с никое известно вещество.

Учените смятат, че това може да показва съществуването на неизвестни досега химични процеси, които протичат в студените светове с богати на азот и въглеводороди атмосфери.

Два напълно различни свята с една и съща мистерия

На пръв поглед Титан и Плутон имат малко общо. Титан е покрит с плътна атмосфера, има езера от течен метан и етан, а повърхността му е обвита в гъста мъгла. Плутон, за разлика от него, е леден свят в покрайнините на Слънчевата система, с изключително ниски температури и пейзаж, оформен от криовулкани.

И двете небесни тела обаче имат богати на азот атмосфери, а слънчевата радиация предизвиква сложни фотохимични реакции в тях. Именно това сходство е привлякло вниманието на астрономите.

James Webb улавя неизвестен спектрален „пръстов отпечатък“

Екип от изследователи, ръководен от астронома Бруно Безард от Френския национален център за научни изследвания (CNRS), е изучавал Титан като част от програма за изучаване на неговата атмосфера, състав и облаци.

След анализ на инфрачервените спектри от космическия телескоп „Джеймс Уеб“, учените откриха необичайна линия на поглъщане на светлината. Такива спектрални сигнали действат като вид „пръстови отпечатъци“ на молекулите: всяко химично съединение взаимодейства със светлината по свой собствен начин.

Този път обаче полученият сигнал не съвпада с никое известно вещество. Особено важно е, че мистериозната спектрална следа е записана независимо от два различни научни инструмента на телескопа. Това на практика елиминира възможността за техническа грешка.

Същият сигнал е открит и на Плутон

Още по-изненадващо е това че подобен спектрален сигнал е засечен и по време на отделни наблюдения на Плутон.

Нещо повече, това е дори по-изразено на планетата джудже, отколкото на Титан.

Въпреки огромните разлики между тези светове по отношение на температурата, геологията и атмосферното налягане, те проявяват една и съща мистериозна характеристика, която може да показва общи механизми за образуване на сложни органични съединения.

Какво точно откриха астрономите?

Изследователите сравнили сигнала с десетки известни молекули. Най-близките кандидати били бензен, ацетилен, кетен и пропадиен, но нито едно от тези вещества не обяснява напълно наблюдението.

Една от възможностите е известно съединение да се държи необичайно поради взаимодействия с други вещества или да е в необичайно физическо състояние. В такъв случай неговите спектрални характеристики може да се различават от тези, получени в лабораторията.

Друга хипотеза е още по-интересна – сигналът може да принадлежи на молекула, която науката все още не е описала.

Откритието ще помогне да се разбере произходът на органичната химия

Титан отдавна се смята за един от най-добрите естествени тестови полигони за изучаване на пребиотичната химия – процеси, които може би са предшествали появата на живота.

Богатата на азот и метан атмосфера, сезонните промени, дъждовете, реките и езерата създават уникални условия за образуването на голям брой органични съединения. Фактът, че подобен химичен сигнал е засечен на Плутон, би могъл да означава, че подобни процеси са характерни за много студени тела в Слънчевата система.

Отговорите може да се появят още през следващото десетилетие

През следващите години астрономите планират да продължат да наблюдават Титан, за да определят в кои области на повърхността му се проявява мистериозният сигнал.

Окончателният отговор може да дойде от мисията Dragonfly, която НАСА планира да изпрати до Титан в средата на 30-те години на 21-ви век. Космическият апарат ще бъде оборудван с масспектрометър, способен директно да анализира състава на местните вещества.

Засега новият сигнал остава неразгадана мистерия, напомняйки ни за пореден път, че дори в добре проучената Слънчева система може да са скрити химични процеси, за чието съществуване човечеството все още дори не е подозирало. Резултатите от изследването са публикувани в списание  arXiv.