Карликова планета Плутон та найбільший супутник Сатурна Титан, на перший погляд, нічим не схожі. Проте науковці виявили у них одну спільну хімічну особливість і тепер не можуть пояснити, звідки вона взялася.
Атмосферні схожості та відмінності
Нещодавно команда науковців виявила лінію поглинання від Титана та Плутона, яку досі ніде більше не бачили. Це означає, що вчені ще не знають, з якого саме атома чи молекули вона походить, але що б це не було, це може свідчити про унікальний спільний хімічний процес між цими двома світами, згідно з новим дослідженням, опублікованим на сервері препринтів arXiv.
Відмінності між Титаном і Плутоном можуть бути очевидними. Титан — це великий місяць і одне з небагатьох тіл у Сонячній системі з чіткими ознаками стабільної рідкої поверхні. Плутон — замерзла карликова планета на краю Сонячної системи, значно холодніший за Титан і приблизно вдвічі менший за діаметром. Проте у них є подібні атмосфери. Обидва мають азотно-багату атмосферу зі значною кількістю метану. Через це у них обох помітні, каламутні атмосфери, що виникають через реакції ультрафіолетового світла з азотом і метаном. Але оскільки Плутон набагато менший, його атмосфера значно тонша.
Товстіша, мутнувата атмосфера Титана ускладнила вивчення хімії поверхні за відбитим світлом. У попередніх дослідженнях дані із зонда Cassini-Huygens показали, що на Титані є річки, озера, дюни та складний рельєф, але науковці не змогли визначити точний склад поверхні, окрім підозр на можливий водяний лід. Раніші дослідження Титана за допомогою James Webb дали уявлення про хімію атмосфери, але склад поверхні досі в основному невідомий, бо ознаки поверхні приховані товстішою атмосферою. З іншого боку, атмосфера Плутона надзвичайно тонка, тому ознаки на поверхні легше зафіксувати.
Невідомий спектр поглинання на Титані та Плутоні
Команда, яка брала участь у новому дослідженні, нещодавно проаналізувала спектри Титана, отримані телескопом James Webb: 2022 року за допомогою NIRSpec та 2023 року за допомогою MIRI, зосередившись на довжинах хвиль в атмосферному вікні 4,9–5,4 мікрометра. В обох наборах даних вони виявили поглинальний ефект на 5,11 мікрометра. Вони зазначають, що навряд чи це збій або артефакт інструменту, оскільки його виявили на двох окремих приладах. Дані MIRI з Плутона також показали поглинальний ефект на 5,11 мікрометра, приблизно на тій самій довжині хвилі, хоча на Плутоні цей ефект приблизно втричі ширший, ніж на Титані.
Команда переглянула попередні дослідження та інші опубліковані лабораторні спектри, але не змогла знайти відповідність для поглинальної смуги на 5,11 мікрометра: «Ми не знайшли жодної смуги у цих публікаціях, яка відповідала б положенню спостережуваного поглинання на Титані та Плутоні. Однак сигнатура може зміщуватися, якщо сполука змішана з іншими речовинами».
Беручи до уваги можливе зміщення від іншої довжини хвилі, команда визначила деякі кандидатури, такі як лід C2H2 та бензен, змішаний з іншими молекулами. Потрібні додаткові тести, щоб перевірити, чи можуть вони справді спричиняти цю поглинальну смугу.
Дослідники також кажуть, що докази вказують на те, що сигнал надходить з поверхонь як Титана, так і Плутона, а не з їхніх атмосфер. Моделювання атмосфери Титана не показало поглинальних впадин на 5,11 мікрометра, тоді як інші атмосферні особливості були правильно відображені в моделі.
Подальші дослідження
Команда підозрює, що метан-азотні середовища Титана і Плутона, разом із впливом іонізуючого випромінювання, ймовірно, відіграють велику роль у хімічному шляху, що веде до ознаки на 5,11 мікрометра. Науковці пишуть: «Більш ймовірний механізм пов’язаний із фізичним станом молекулярних видів, а точніше — з різноманітністю їхнього середовища на молекулярному рівні».
Хоча особливість поглинання досі не ідентифікована, команда планує продовжувати пошуки. Додаткові спостереження телескопа James Webb можна використати для картографування того, де на Титані ознака на 5,11 мікрометра найсильніша, що допоможе звузити коло її хімічного походження.
Також потрібні нові лабораторні вимірювання вибраних кандидатів молекул у реалістичних сумішах і матрицях, щоб знайти відповідність для ознаки за умов, подібних до Титана та Плутона. А в середині 2030-х новий космічний апарат NASA Dragonfly може допомогти прямо на поверхні Титана виявити кандидатів молекул. Проте відсутність інфрачервоної спектроскопії завадить прямому виявленню спектральної ознаки на поверхні.
За матеріалами phys.org
