|
Титан и Плутон имеют одну загадочную особенность
|
|
|
|
Исследователи постоянно анализируют новые спектральные данные, собранные мощными телескопами, такими как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). В большинстве случаев, когда они идентифицируют спектральные особенности — специфические линии поглощения или излучения от различных типов света, собранных с планеты, спутника или звезды, — эти особенности, как известно, вызваны определёнными атомами или молекулами. Например, известно, что линия излучения на длине волны 426,7 нанометров исходит от однократно ионизированного углерода, представляя собой специфический атомный переход между энергетическими состояниями иона углерода.
|
|
|
|
Но недавно группа учёных идентифицировала линию поглощения, исходящую от спутника Сатурна Титана и от Плутона, которая ещё нигде не наблюдалась. Это означает, что учёные не знают, от какого атома или молекулы она происходит, но что бы это ни было, это может указывать на уникальный общий химический путь между двумя мирами, согласно новому исследованию, опубликованному на сервере препринтов arXiv.
|
|
|
|
Сходства и различия в атмосфере
|
|
|
|
Различия между Титаном и Плутоном могут быть очевидны. Титан — крупный спутник и одно из немногих тел в Солнечной системе, обладающих явными признаками стабильной жидкой поверхности. Плутон — замерзшая карликовая планета на краю Солнечной системы, гораздо холоднее Титана и примерно вдвое меньшего диаметра. Однако у них схожие атмосферы. Обе обладают богатой азотом атмосферой со значительным количеством метана. Из-за этого у обеих заметны туманные атмосферы, вызванные реакциями между ультрафиолетовым светом и азотом и метаном. Но поскольку Плутон намного меньше, его атмосфера гораздо тоньше.
|
|
|
|
|
|
|
Более плотная, туманная атмосфера Титана затрудняет изучение химического состава поверхности с помощью отраженного света. В предыдущих исследованиях данные, полученные с помощью зонда «Кассини-Гюйгенс», показали, что на Титане есть реки, озера, дюны и сложный рельеф, но исследователям не удалось точно определить химический состав поверхности, за исключением намеков на возможное наличие водяного льда. Более ранние исследования Титана с помощью телескопа JWST позволили получить представление о химическом составе атмосферы, однако состав поверхности по-прежнему в значительной степени неизвестен, поскольку поверхностные признаки скрыты более плотной атмосферой. С другой стороны, атмосфера Плутона чрезвычайно разрежена, поэтому поверхностные признаки легче обнаружить.
|
|
|
|
Группа, участвовавшая в новом исследовании, недавно проанализировала спектры Титана, полученные с помощью телескопа JWST в рамках проектов NIRSpec в 2022 году и MIRI в 2023 году, сосредоточившись на длинах волн в атмосферном окне 4,9–5,4 микрометра. В обоих наборах данных они обнаружили полосу поглощения на длине волны 5,11 микрометра. Они отмечают, что это вряд ли сбой или инструментальный артефакт, поскольку она была обнаружена двумя разными приборами. Данные MIRI с Плутона также показали полосу поглощения на длине волны 5,11 микрометра, по сути, на той же длине волны, хотя эта полоса примерно в три раза шире на Плутоне, чем на Титане.
|
|
|
|
Группа просмотрела предыдущие исследования и другие опубликованные лабораторные спектры, но нигде не смогла найти совпадение с полосой поглощения на длине волны 5,11 микрометра. Они пишут: «Мы не обнаружили ни одной полосы, упомянутой в этих публикациях, которая соответствовала бы местоположению наблюдаемого поглощения на Титане и Плутоне. Однако сигнатура может смещаться, если соединение смешано с другими веществами».
|
|
|
|
Учитывая возможность смещения относительно другой длины волны, команда выявила несколько кандидатов, таких как лед C2H2 и бензол, смешанный с другими молекулами. Необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, могут ли они вызывать полосу поглощения.
|
|
|
|
Исследователи также говорят, что имеющиеся данные свидетельствуют о том, что сигнал исходит с поверхностей Титана и Плутона, а не из их атмосфер. Моделирование атмосферы Титана не выявило провалов поглощения на длине волны 5,11 микрометров, в то время как другие атмосферные особенности были точно отображены в модели.
|
|
|
|
Команда предполагает, что метаново-азотная среда Титана и Плутона, наряду с эффектами облучения, вероятно, играет большую роль в химическом процессе, приводящем к появлению полосы поглощения на длине волны 5,11 микрометров. Они пишут: «Более вероятный механизм связан с физическим состоянием участвующих молекулярных видов, и, в частности, с разнообразием их окружения на молекулярном уровне».
|
|
|
|
Хотя линия поглощения остается неидентифицированной, команда планирует продолжить поиски. Дополнительные наблюдения с помощью телескопа JWST могут быть использованы для определения мест на Титане, где линия на длине волны 5,11 микрометра наиболее сильна, что может сузить круг её химического источника.
|
|
|
|
Также необходимы новые лабораторные измерения выбранных молекул-кандидатов в реалистичных смесях и матрицах для поиска совпадений с этой линией в условиях, подобных условиям Титана и Плутона. А в середине 2030-х годов новый космический аппарат НАСА Dragonfly может помочь идентифицировать молекулы-кандидаты непосредственно на поверхности Титана. Однако отсутствие инфракрасной спектроскопии не позволит напрямую обнаружить спектральную линию на поверхности.
|
|
|
|
Источник
|
