Разделени от милиарди мили и оформени от коренно различни среди, замъглената луна на Сатурн – Титан, и планетата джудже Плутон на пръв поглед имат малко общо помежду си.

Титан е геоложки активен свят, обгърнат от атмосфера, по-гъста от земната, като неговият ландшафт е оформен от морета от течен метан и обширни дюни, изградени от органични частици, които валят като дъжд от небето му. Плутон, от друга страна, е леден аванпост с разредена атмосфера, витаеща над ледена, замръзнала повърхност.

И все пак наблюденията от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ (JWST) разкриха, че тези два коренно различни свята споделят идентичен, необясним инфрачервен отпечатък на повърхностите си – знак, че въпреки явните им разлики на двата свята може би протича сходна химична реакция. Както е описано подробно в ново проучване, тази характеристика се проявява точно на същата инфрачервена дължина на вълната както на Титан, така и на Плутон, което показва, че тя абсорбира светлината по един и същ начин и на двете планети. Сигналът сочи към наличието на неизвестно съединение или група от свързани съединения, които учените все още не са идентифицирали.

„Това е доста загадъчно“, заявяват Бруно Безар, планетарен учен от Парижката обсерватория, който ръководеше откритието. „Не можем да кажем какво е това.“

Безар за първи път забеляза този необясним феномен, докато анализира наблюденията на Титан от ноември 2022 г., когато телескопът JWST улови инфрачервена светлина, проникваща през мъглата в много специфични, тесни дължини на вълните, което позволи на учените да погледнат директно през иначе непрозрачната атмосфера.

За да разберат смисъла на тази светлина, изследователите разчитат на спектроскопията – техника, използвана за идентифициране на съединения по специфичните дължини на вълните на светлината, които те абсорбират. Тъй като всяка молекула оставя след себе си уникален спектрален отпечатък, който телескопите могат да засекат, астрономите могат рутинно да идентифицират вещества в Слънчевата система и извън нея, вариращи от обикновен воден лед до сложни молекули.

Но новооткритата характеристика не съвпада с нито един от стандартните спектри от библиотеката, каталогизирани досега, нито изглежда да е случайна грешка на апаратурата, отбелязва проучването. Точно същата абсорбционна характеристика беше засечена от два различни инструмента на JWST – спектрографът за близка инфрачервена област (NIRSpec) и инструментът за средна инфрачервена област (MIRI), – което изключва възможността за инструментален артефакт.

След като не успя да намери съвпадение с каталогизираните спектрални отпечатъци на най-простите и най-разпространени планетарни ледове, Безар се запита дали друг свят с подобна атмосферна химия би могъл да съдържа някаква следа. Той се обърна към своя колега Емануел Лелуш от Парижката обсерватория, който беше ръководил програма на JWST за наблюдение на Плутон през май 2023 г.

„Попитах го: „Имате ли също така такава характеристика на Плутон точно на тази дължина на вълната?“, спомня си Безар. „Така че проверихме и установихме, че тя наистина е налице там.“

Няма доказателства, че загадъчната молекула е биосигнатура. Вместо това тя вероятно отразява вида пребиотична химия, която протича в безалкалната среда на Титан от повече от 4 милиарда години.

Една убедителна възможност е, че тя принадлежи към семейството на въглеводородите, известни като алени, които, както се отбелязва в проучването, са по същество единствените органични съединения, за които е известно, че проявяват силни абсорбционни ленти в същия 5-микронен инфрачервен диапазон като загадъчния сигнал.

Но семейството на алените съдържа много сложни варианти, за които все още не съществуват пълни спектри. Като алтернатива сигналът може да принадлежи на известна молекула, чийто спектрален отпечатък се е изместил вероятно защото е смесена с други планетарни ледове, които все още не са напълно каталогизирани.

Каквото и да се окаже в крайна сметка това съединение, екипът смята, че то се образува в атмосферата чрез фотохимични реакции, преди в крайна сметка да „завали“ върху повърхността. Въпреки значителните си разлики както Титан, така и Плутон притежават атмосфери, в които преобладават азотът и метанът. От наблюденията на космическите апарати и лабораторните симулации учените знаят, че в горните слоеве на атмосферите на планетите ултравиолетовите лъчи на слънчевата светлина разграждат тези молекули, предизвиквайки каскада от силно реактивни химични фрагменти. След това тези фрагменти се прегрупират в сложни органични съединения, някои от които се кондензират и падат като сняг обратно към повърхността, където телескопът JWST ги е засякъл.

Снимка: Unsplash/NASA/JPL/Space Science Institute

Виж още: Игра, която събра над 1 млн. долара в Kickstarter през 2013 г., обещава да е готова към 2031 г.