科学家在冥王星和土卫六上发现神秘分子：”我们无法说它是什么

科学家在冥王星和土卫六上发现神秘分子：”我们无法说它是什么”

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在两个截然不同的世界,,土星雾霾笼罩的卫星土卫六（泰坦）和矮行星冥王星,,上探测到了完全相同且无法解释的化学信号，科学家们尚无法确定其原因。

“这相当神秘，”巴黎天文台的布鲁诺·贝扎尔（Bruno Bezard）说，他是这项已被《天文学与天体物理学》接收发表的研究的第一作者。”我们无法说它是什么。”

共享的指纹

谜团始于贝扎尔在2022年11月用韦伯的NIRSpec和MIRI仪器观测泰坦时发现的一个异常信号。该特征出现在红外波段5微米波长处,,这是一个简单冰层和已知化合物不会产生此类信号的区域。两个不同的仪器都确认该特征是真实的，而非硬件伪影。

贝扎尔联系了他的同事伊曼纽尔·勒卢什（Emmanuel Lellouch），检查拥有类似氮-甲烷大气的冥王星在2023年5月的观测中是否显示出任何可比特征。结果确实如此,,完全相同的信号出现在了数十亿公里外的矮行星上。

关键的对照来自木星最大的卫星盖尼米得（木卫三），它缺乏氮-甲烷大气。该卫星没有显示任何此类信号，证实该化合物与大气化学有关，而非普遍存在的表面特征。

不是生物标志物，而是新发现

研究人员强调，这种神秘分子并非生命迹象。相反，它很可能通过前生物光化学过程形成,,紫外线将两个世界上层大气中的分子氮（N2）和甲烷（CH4）分解。反应性碎片重新组合成复杂的有机化合物，最终凝结并像”雪”一样降落到表面。

丙二烯类化合物（一种碳氢化合物家族）目前是主要候选物质。这些化合物在神秘信号出现的5微米范围内有强烈的吸收带。然而，只有最简单的丙二烯类化合物有完整编录的光谱。可能是更复杂的变体,,或几种丙二烯类化合物的混合物,,产生了观测到的特征。

另一种可能性是，信号来自一种已知分子，其光谱指纹因与尚未在实验室中完全表征的其他冰层相互作用而发生了偏移。

如何确定它在表面？

多项证据指向地表起源而非大气起源。泰坦的盘面扫描显示信号从中心向边缘减弱，这是表面源所预期的模式。对于冥王星，其大气层太薄，无法产生观测到的吸收深度，因此表面是唯一合理的位置。

盖尼米得上没有该信号进一步强化了这一机制：该化合物需要氮-甲烷大气才能形成，然后沉降到表面并积累。

下一步计划

新的韦伯观测数据已经在分析中。通过绘制泰坦自转过程中表面的信号图谱，研究人员希望将神秘分子与特定的地质特征联系起来,,也许是覆盖该卫星大片区域的富含有机物的沙丘地带。

最终的答案可能来自美国宇航局的”蜻蜓号”任务,,一辆汽车大小的旋翼飞行器，计划于2028年发射，2030年代中期抵达泰坦。”蜻蜓号”将携带一台能够”品尝”泰坦表面有机分子的质谱仪，有可能识别出造成韦伯令人费解的观测结果的确切化合物。

“当你发现前所未见的东西时，总是令人兴奋的，”贝扎尔说。”这真的是我们工作中最美好的部分。”

该研究以预印本形式可在arXiv上获取。