Відкриття, яке здивувало вчених: таємнича молекула на Плутоні та Титані

Історія цього відкриття розпочалася, коли планетолог Паризької обсерваторії Бруно Безар аналізував дані, отримані інструментами NIRSpec та MIRI телескопа Джеймса Вебба. Він досліджував Титан – активний світ з густою атмосферою та морями рідкого метану. У той час, коли Безар працював над цими даними, його колега Еммануель Леллуш вивчав спостереження Плутона, карликової планети з розрідженою атмосферою, зроблені у травні 2023 року.

Несподівано Бруно Безар помітив дивний спектральний відбиток на Титані. Коли він порівняв його з даними про Плутон, виявилося, що сигнал збігається до найдрібніших деталей. Невідома речовина поглинає світло на довжині хвилі 5 мікрометрів, що не відповідає жодному з відомих наукових каталогів. За словами Безара, це було захопливе відкриття, оскільки ніхто раніше не бачив нічого подібного.

Щоб переконатися у відсутності технічної помилки, команда дослідників перевірила дані з обох приладів JWST — NIRSpec і MIRI. Оскільки обидва інструменти зафіксували однаковий сигнал, ймовірність технічної похибки була виключена. Така симетрія хімічних сигналів на двох настільки різних космічних тілах викликала багато запитань. Наразі існує припущення, що знайдена молекула є частиною родини алленів – складних вуглеводнів, проте остаточної ідентифікації ще не відбулося.

Вчені висунули гіпотезу про механізм появи цієї речовини під назвою «атмосферний конвеєр». Згідно з цією теорією, сонячне ультрафіолетове світло розщеплює азот і метан у верхніх шарах атмосфер Плутона і Титана, що спричиняє каскад хімічних реакцій. У результаті цих реакцій утворюються складні органічні сполуки, які згодом конденсуються і осідають на поверхню у вигляді органічного «снігу».

Ця гіпотеза була підтверджена спостереженнями за краями небесних тіл. На Титані сигнал слабшав ближче до горизонту, що властиво для об'єктів, розташованих на твердій поверхні. На Плутоні ситуація була ще більш очевидною, оскільки його атмосфера занадто тонка, щоб самостійно створити такий сильний спектральний слід. Для додаткової перевірки дослідники проаналізували дані з Ганімеда, супутника Юпітера, який, на відміну від Титана і Плутона, не має атмосфери з азотом і метаном, і там схожого сигналу не виявили, що підтвердило теорію вчених.

Бруно Безар підкреслив, що поки неможливо точно ідентифікувати цю молекулу. Однак це відкриття не вказує на біологічні процеси, а, скоріше, пов’язане з пребіотичною хімією – утворенням складних органічних сполук, які можуть бути попередниками біологічних молекул. Новітні спостереження Титана дозволяють вченим створити детальну карту розподілу загадкової речовини на його поверхні.

Метод спектроскопії, використаний телескопом Джеймса Вебба, є ключовим для визначення хімічного складу речовин у космосі. Кожна молекула має унікальний «відбиток», за яким її можна ідентифікувати на основі поглинання світла. Саме цей метод дозволив виявити невідому сполуку, яка не має аналогів у існуючих базах даних.

Майбутня місія NASA Dragonfly, запуск якої заплановано на 2028 рік, а прибуття до Титана очікується в середині 2030-х років, може надати нові дані для вивчення цієї загадкової молекули. Апарат буде оснащений мас-спектрометром, що дозволить безпосередньо аналізувати склад органічних матеріалів на поверхні супутника Сатурна, ідентифікуючи, які саме молекули там присутні.

«Це завжди захоплює, коли відкриваєш щось, чого ніхто не бачив раніше. Це справді найкраща частина нашої роботи», – прокоментував планетолог Паризької обсерваторії Бруно Безар.

Він також зазначив: «Ми не можемо точно сказати, що це таке».

Відкриття таємничої молекули на Плутоні та Титані є черговим нагадуванням про нерозгадані таємниці Всесвіту. Це підкреслює важливість подальших космічних досліджень, які дозволяють розширювати межі нашого розуміння хімічних процесів у холодних і віддалених світах, відкриваючи можливості для нових наукових проривів.