冥王星と土星の衛星タイタンで謎の分子を発見、科学者ら「正体はわからない」
ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡（JWST）が、2つの明確に異なる世界,,土星のスモッグに覆われた衛星タイタンと準惑星冥王星,,において、同一で説明不能な化学シグネチャーを検出したが、科学者たちはその原因をまだ特定できずにいる。
「かなり神秘的です」と、パリ天文台のブルーノ・ベザール氏（Astronomy & Astrophysics誌に受理された研究の筆頭著者）は語る。「それが何なのかは言えません。」
共有された指紋
謎は、ベザール氏が2022年11月のタイタン観測データで異常な信号に気づいたことから始まった。この観測はウェッブのNIRSpecとMIRI装置で行われた。この特徴は赤外線領域の5ミクロン波長に現れた,,単純な氷や既知の化合物がそのような信号を生成しない領域である。2つの異なる装置が、この特徴がハードウェアの人工産物ではなく、本物であることを確認した。
ベザール氏は同僚のエマニュエル・ルルーシュ氏に連絡し、同様の窒素・メタン大気を共有する冥王星が、2023年5月の観測で同等のものを見せているかどうかを確認した。結果はイエスだった,,まったく同じシグネチャーが、何十億キロも離れた準惑星に現れていた。
重要な対照実験は、窒素・メタン大気を欠く木星最大の衛星ガニメデから得られた。ガニメデはそのような信号を示さず、この化合物が普遍的な表面特徴ではなく、大気化学に関連していることを確認した。
生命の兆候ではなく、新しい何か
研究者らは、謎の分子は生命の兆候ではないと強調する。代わりに、これはおそらく前生物的光化学,,紫外線が両世界の上層大気で分子窒素（N2）とメタン（CH4）を分解すること,,によって形成される。反応性の断片は再結合して複雑な有機化合物となり、最終的に凝縮して表面に「雪のように」降り積もる。
アレン類（炭化水素の一種）が現在の主要候補である。これらの化合物は、謎の信号が現れる5ミクロン域に強い吸収帯を持つ。しかし、完全にカタログ化されたスペクトルを持つのは最も単純なアレン類のみである。より複雑な変異体,,またはいくつかのアレン様化合物の混合物,,が観測された特徴を生み出している可能性がある。
別の可能性として、信号は既知の分子から来ているが、そのスペクトル指紋が、実験室でまだ完全に特性評価されていない他の氷との相互作用によってシフトしている可能性もある。
表面上にあることはどうやってわかるのか？
複数の証拠が、大気起源ではなく表面起源を示している。タイタンのディスクスキャンでは、信号が中心からリムに向かって弱まることが示され、これは表面源に期待されるパターンである。冥王星の場合、大気が薄すぎて観測された吸収深度を生み出すことができず、表面が唯一の妥当な場所となる。
ガニメデでの信号の不在はメカニズムを強化する：この化合物は形成に窒素・メタン大気を必要とし、その後表面に定着して蓄積する。
今後の展開
新しいJWST観測はすでに分析されている。タイタンが回転するにつれて表面全体のシグネチャーをマッピングすることで、研究者らは謎の分子を特定の地質学的特徴,,おそらく月の大部分を覆う有機物に富んだ砂丘地帯,,と結びつけることを期待している。
最終的な答えは、NASAのドラゴンフライ計画からもたらされるかもしれない。この自動車サイズの回転翼機は2028年に打ち上げられ、2030年代半ばにタイタンに到着する予定である。ドラゴンフライはタイタン表面の有機分子を「味わう」ことができる質量分析計を搭載し、ウェッブの不可解な観測の原因となっている正確な化合物を特定する可能性がある。
「これまで見たことのないものを発見するときはいつも胸が躍ります」とベザール氏は語った。「それが私たちの仕事の一番の醍醐味です。」
この研究はarXivでプレプリントとして入手可能である。