Призрак среди звёзд. На Плутоне и Титане обнаружено загадочное вещество

На поверхности Плутона и Титана, самого большого спутника Сатурна, космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил одинаковый инфракрасный сигнал. Это значит, что на обоих небесных телах есть одно и то же вещество, поглощающее свет на определённой длине волны.

Учёные перерыли все каталоги, но ничего похожего не нашли. «Мы не можем сказать, что это такое», — разводит руками руководитель исследования Бруно Безар из Парижской обсерватории.

Два мира — одна загадка

Плутон и Титан разделяют миллиарды километров. У них разный размер, разная плотность, разная температура. Если на Титане плещутся метановые моря и льют дожди из этана и того же метана, то на Плутоне царит ледяная пустыня с разреженной атмосферой.

Но есть одно сходство: атмосферы обоих инопланетных миров состоят в основном из азота и метана. И именно это сходство, как полагают учёные, стало причиной загадки. Ведь под действием ультрафиолета азот и метан в верхних слоях атмосферы разрушаются, распадаются на фрагменты, которые затем перестраиваются в сложные органические соединения. Часть из них оседает на поверхность в виде «снега». Именно там, на поверхности этих далёких небесных тел, космический телескоп «Джеймс Уэбб» и засёк нечто, что пока не удаётся распознать.

Обнаружил сигнал научный сотрудник Парижской обсерватории Бруно Безар, анализируя данные, полученные «Уэббом» в ноябре 2022 года. Тогда аппарат заглянул в так называемое «5-микрометровое окно» — узкий диапазон длин волн, где плотная дымка Титана становится прозрачной и позволяет увидеть его поверхность. На ней учёный заметил странное поглощение света.

Озадаченный астроном связался с коллегой, который примерно в то время наблюдал Плутон — крупнейшую карликовую планету, которую когда-то считали девятой классической планетой Солнечной системы, но потом исключили из этого списка.

«Я спросил его: "У вас тоже есть такая сигнатура на этой длине волны?" — пересказывает Бруно Безар. — Мы посмотрели и обнаружили, что она присутствует и там».

Что мы знаем об этом веществе

Пока немного. Но кое-что уже понятно.

• Оно находится на поверхности. Когда «Джеймс Уэбб» сканировал Титан от центра его диска к краю, загадочный сигнал постепенно слабел. Это классическое поведение для поверхностных объектов. А на Плутоне атмосфера настолько разрежена, что она просто не смогла бы создать поглощение такой глубины — значит, и там вещество лежит на поверхности небесного тела.

• Это точно не ошибка прибора. Один и тот же сигнал был зафиксирован двумя разными инструментами «Уэбба».

• Это не признак жизни. Это, скорее, продукт пребиотической химии (реакций, которые происходили на ранней Земле до появления жизни и могут происходить на других планетах), которая шла в азотно-метановой среде Титана более 4 миллиардов лет.

• На Титане и Плутоне это вещество выглядит по-разному. На Титане полоса поглощения узкая, на Плутоне — примерно в три раза шире. Это может говорить о разном физическом состоянии молекул.

Главные кандидаты: аллены и таинственные смеси

Учёные перебрали каталоги спектров всех простых и распространённых органических льдов, которые можно найти в подобных условиях, — ацетилен, бензол, кетен. Ни один не подошёл.

Одна из самых вероятных гипотез — аллены. Это семейство органических соединений (углеводородов), и у них есть сильные полосы поглощения как раз в районе 5 микрометров. Проблема, однако, в том, что в каталогах упомянуты спектры только самых простых представителей этого семейства. А их сложные вариации — те, которые как раз могли бы образоваться в результате фотохимических реакций на Титане и Плутоне, — пока не изучены в лабораторных условиях.

Также возможно, что учёные имеют дело со смесью. Спектр вещества может «сдвинуться», если оно находится не в чистом виде, а в смеси с другими органическими льдами, которые пока тоже не изучены.

Сейчас учёные готовят новую статью с картами распределения этого таинственного вещества по поверхности Титана. Они надеются, что оно будет связано с какими-то геологическими структурами — например, с обширными дюнными полями.

Главная их надежда — на миссию Dragonfly. Запуск аппарата с Земли запланирован на июль 2028 года, а прибытие к Сатурну и спуск на поверхность Титана — в 2036 году. Согласно проекту, у аппарата будет масс-спектрометр, способный «попробовать» органику на месте. Если он проанализирует состав поверхностных соединений, учёные хотя бы получат список веществ-кандидатов. Эти вещества нужно будет воспроизвести в лаборатории и отобрать нужное по спектру.

Как говорит автор этого открытия Бруно Безар: «Всегда интересно обнаружить что-то, чего раньше не видели. Это самая приятная часть нашей работы».