Közös, eddig sosem látott kémiai rejtélyt hordoz a Plútó és a Szaturnusz óriásholdja, a Titan felszíne az infravörös mérések alapján.
A nemzetközi csillagászcsapat a James Webb űrteleszkóp (JWST) spektroszkópiai adatait elemezve pontosan ugyanazon a hullámhosszon észlelt egyértelmű fényelnyelési sávot mindkét égitesten. Bár a laboratóriumi adatbázisok és a korábbi szakirodalom átfésülése után a kutatók egyetlen ismert kémiai vegyülettel sem tudták párosítani a jelet, a felfedezés alapjaiban formálhatja át a fagyott világok kémiájáról alkotott képet.
A spektrum sötét foltja
A felfedezést jegyző kutatócsoport a James Webb űrteleszkóp NIRSpec és MIRI műszereivel vizsgálta a két égitestet, amikor a közép-infravörös tartományban, hajszálpontosan 5,11 mikrométeres hullámhosszon egy rejtélyes törést észleltek a visszavert fény spektrumában. A spektroszkópia elve szerint minden molekula a rá jellemző, egyedi hullámhosszakon nyeli el a fényt, mintha csak egy kémiai ujjlenyomatot hagyna. Az 5,11 mikrométeres abszorpciós vonalra azonban jelenleg nincs magyarázat a földi laboratóriumok adatbázisaiban.
A mérések megerősítették, hogy a jelenségért felelős anyag nem a gázburokban lebeg, hanem közvetlenül a Plútó és a Titan szilárd felszínén található. Ez a tény azért is meglepő, mert a két égitest drasztikusan eltérő környezetet képvisel: a Titan a Merkúrnál is nagyobb, folyékony metánfolyókkal szabdalt óriáshold, míg a Plútó egy négyszer távolabbi, fagyott törpebolygó. Ami viszont közös bennük, az a nitrogénben és metánban rendkívül gazdag alapvető kémiai környezet.
Kozmikus tholinok vagy elméleti jég?
A szakemberek szerint a rejtélyes molekula valószínűleg a komplex szerves vegyületek, az úgynevezett tholinok csoportjába tartozik. Ezek a sűrű, vöröses árnyalatú anyagok akkor jönnek létre, amikor a Napból érkező ultraibolya sugárzás interakcióba lép a metán-nitrogén eleggyel. Bár a pontos azonosítás még várat magára, a modellek alapján a leginkább esélyes jelöltek az allének csoportjába tartozó szénhidrogének, esetleg benzinnel, keténnel vagy acetilénnel keveredett jégstruktúrák lehetnek.
A James Webb űrteleszkóp adatai arra is rámutattak, hogy a jel nem teljesen egyforma a két égitesten. A Plútó esetében a hiányzó fénysáv nagyjából háromszor szélesebb, mint a Titan spektrumában észlelt törés. Ez arra utal, hogy bár a rejtélyes molekuláris alapok megegyeznek, az anyag fizikai állapota, tisztasága vagy a felszíni eloszlása markánsan eltér a két égitest helyi viszonyaitól függően.
| Égitest jellemzői | Titan (Szaturnusz-hold) | Plútó (törpebolygó) |
|---|---|---|
| Észlelt elnyelési vonal | 5,11 mikrométer (keskenyebb) | 5,11 mikrométer (háromszor szélesebb) |
| Légköri fő összetevők | Nitrogén és metán | Nitrogén és metán |
| JWST mérőműszerek | NIRSpec és MIRI | MIRI |
A jövőbeli missziók dönthetik el
A felfedezés hosszú távon meghatározhatja a külső Naprendszer kutatási irányait. Ahhoz, hogy az 5,11 mikrométeres rejtélyt végérvényesen megoldják, a kutatóknak földi laboratóriumokban, mesterségesen szimulált plútói és titani körülmények között kell reprodukálniuk a feltételezett tholin-variációkat, amíg meg nem kapják a pontos spektrális egyezést.
A végső, közvetlen bizonyítékot a Titan esetében a NASA tervezett Dragonfly küldetése hozhatja el. A hold felszínére készülő robotizált, helikopter-szerű űreszköz fedélzeti spektrométerei már képesek lesznek helyben mintát venni a felszíni anyagokból. Amíg az in situ mérések vagy a földi laboratóriumi tesztek nem hoznak áttörést, a James Webb űrteleszkóp által talált molekula hivatalosan azonosítatlan kozmikus komponens marad.
