На Плутоне и Титане впервые нашли схожее загадочное соединение

Фото из открытых источников

На первый взгляд, у Титана и Плутона мало общего. Спутник Сатурна намного больше карликовой планеты. У Титана плотная атмосфера, в то время как Плутон едва удерживает её. Кроме того, на Титане есть озёра, реки и дожди, тогда как поверхность Плутона покрыта льдом. 

Но есть кое-что общее между ними. На поверхности обоих объектов присутствует загадочное вещество, и ученые до сих пор не уверены, что это такое.

Исследовательская группа под руководством доктора Бруно Безара из Парижской обсерватории использовала телескоп JWST для изучения Титана, надеясь проникнуть сквозь плотную атмосферу спутника. Они обнаружили слабое явление в световом спектре: нечто на поверхности поглощало инфракрасное излучение с длиной волны 5,11 микрон. Исследование было принято к публикации в журнале Astronomy & Astrophysics, а его препринт доступен на платформе ArXiv.

Вопрос заключался в том, является ли это особенностью атмосферы или более редким поверхностным явлением. Вот тут-то и появляется Плутон. Наблюдения карликовой планеты с помощью телескопа JWST также выявили наличие подобного явления на её поверхности на той же длине волны.

«Это очень интересно, потому что у нас мало информации о составе твердой поверхности Титана», — сказал Безар. «Получение доступа к поверхности Титана очень затруднено из-за непрозрачности атмосферы, которая содержит много метана, непрозрачного на многих длинах волн в инфракрасном диапазоне.

«Мы подозреваем наличие водяного льда; на земле оседают некоторые органические частицы, но никаких четких идентификационных данных не получено», - добавил он. «Мы рассмотрели множество простых видов льда, которые могли присутствовать и они не совпадают».

Зачастую астрономы могут использовать спектры света для определения химических соединений, присутствующих во Вселенной. Это возможно благодаря обширной библиотеке данных об излучении или поглощении известных элементов и молекул, которые затем можно сравнить с показаниями телескопов. Именно так мы можем, например, обнаружить наличие элементов в некоторых из старейших известных галактик. 

Но мы не классифицировали все спектры всех молекул во всех условиях.

Именно поэтому команда может быть достаточно уверена в том, что обнаружила какой-то поверхностный объект, но при этом точно не знает, что именно видит.

Несмотря на огромную разницу в плотности, атмосферы Титана и Плутона на самом деле имеют сходства в составе. Молекулы, известные как толины, состоящие из углерода и азота, повсеместно распространены в атмосфере Титана, где они образуются в результате процесса, известного как фотохимия. 

Считается, что именно это соединение отвечает за тёмно-красные пятна на Плутоне и его спутнике Хароне. На Хароне это образование известно как Мордорское пятно.

«Мы изучили множество простых льдов, которые могли образоваться в результате конденсации всех углеводородов и нитратов, всех фотохимических соединений, образующихся в атмосфере Титана, и они не совпадают», — сказал Безар. «Есть несколько соединений, которые не слишком сильно отличаются, а также целое семейство соединений, которые могли бы подойти; мы называем их алленами».

Аллены могут иметь несколько различающиеся физические структуры, и обнаружение сигнала может представлять собой определенную смесь алленов при определенных условиях, каждое из которых специфично для двух миров. Кроме того, полоса на Плутоне, хотя и центрирована на той же длине волны, что и на Титане, в три раза шире. Эти два объекта связаны, но могут быть не совсем одинаковыми, имея разные молекулярные структуры, смеси или просто состояния на поверхности.

В 2028 году состоится запуск миссии NASA Dragonfly. Прибыв на Титан в 2034 году, это будет летательный аппарат с ядерным двигателем, способный передвигаться по поверхности спутника, выполняя невероятные научные исследования.

Хотя на борту не будет инфракрасного спектрометра, а значит, он не сможет сопоставить показания с поверхности с данными, полученными в ходе этого исследования, на нём будет прибор, который позволит обнаружить соединения на поверхности спутника. Затем команде на Земле предстоит выяснить, какие из них могут иметь полосу поглощения в инфракрасном диапазоне, соответствующую показаниям JWST.

Однако команда не ждет «Стрекозы». Они сотрудничают с другой группой под руководством Джонатана Лунина в изучении распространения этого загадочного соединения на поверхности Титана.

«Это может быть важно. Возможно, это поможет нам выяснить, коррелирует ли это с какими-либо геоморфологическими особенностями поверхности, например, с обширными песчаными дюнами», — сказал Безар.

Многие считают, что химический состав Титана похож на ранний химический состав нашей планеты. На Земле, возможно, существовали фотохимические процессы с участием углерода и азота еще до зарождения жизни и задолго до того, как кислород стал настолько распространен.

Изучение Титана с его метановыми озёрами, дождём и невидимыми радугами, а также с его пока неизвестным составом поверхности, может открыть нам уникальную возможность заглянуть в далёкое прошлое нашей планеты.