Titan je geološki aktivan svijet obavijen atmosferom gušćom od Zemljine, a njegov pejzaž oblikuju mora tečnog metana i ogromne dine izgrađene od organskih čestica, koje iz njegove atmosfere padaju poput kiše. Pluton je, nasuprot tome, hladna udaljena oblast s rijetkom atmosferom koja lebdi iznad ledene, zamrznute površine.

Ipak, posmatranja pomoću Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) otkrila su da ova dva različita svijeta dijele identičan, neobjašnjen infracrveni potpis na svojim površinama, što je znak da se slična hemija možda odvija na oba svijeta uprkos njihovim velikim razlikama, kažu naučnici, prenosi Klix.

NEPOZNATO JEDINJENJE

Detaljno opisana u novoj studiji, ova karakteristika pojavljuje se na potpuno istoj infracrvenoj talasnoj dužini na Titanu i na Plutonu, što ukazuje da apsorbuje svjetlost na isti način na oba svijeta. Signal ukazuje na prisustvo nepoznatog jedinjenja ili porodice povezanih jedinjenja koje naučnici još nisu uspjeli identifikovati.

,,Prilično je misteriozno. Ne možemo reći šta je to”, rekao je za Space.com Bruno Bézard, planetarni naučnik iz Pariskog opservatorija koji je predvodio ovo otkriće.

Bézard je prvi put primijetio neobjašnjivu karakteristiku dok je analizirao posmatranja Titana iz novembra 2022. godine, kada je JWST prikupljao infracrvenu svjetlost koja je prolazila kroz izmaglicu u veoma preciznim, uskim rasponima talasnih dužina, omogućavajući naučnicima da direktno zavire kroz inače neprozirnu atmosferu.

Kako bi razumjeli ovu svjetlost, istraživači koriste spektroskopiju, tehniku koja se koristi za identifikaciju jedinjenja na osnovu specifičnih talasnih dužina svjetlosti koje ona apsorbuju. Pošto svaka molekula ostavlja jedinstveni spektralni otisak koji teleskopi mogu detektovati, astronomi mogu rutinski identifikovati supstance širom Sunčevog sistema i izvan njega, od jednostavnog vodenog leda do složenih molekula.

Međutim, novootkrivena karakteristika ne odgovara nijednom standardnom spektru iz biblioteka koji su do sada katalogizirani, niti se čini da je posljedica greške opreme, navodi se u studiji. Potpuno ista karakteristika apsorpcije otkrivena je pomoću dva različita instrumenta JWST-a, bliskoinfracrvenog spektrografa (NIRSpec) i srednjeg infracrvenog instrumenta (MIRI).

Nakon što nije uspio pronaći podudaranje sa katalogiziranim spektralnim otiscima najjednostavnijih i najčešćih planetarnih ledova, Bézard se zapitao da li bi neki drugi svijet sa sličnom atmosferskom hemijom mogao ponuditi trag. Obratio se svom kolegi Emmanuelu Lellouchu iz Pariskog opservatorija, koji je vodio JWST program tokom kojeg je Pluton posmatran u maju 2023. godine.

,,Pitao sam ga da li i oni imaju neki potpis na Plutonu na ovoj istoj talasnoj dužini. Zato smo pogledali i otkrili da je prisutan i tamo”, prisjetio se Bézard u intervjuu za Space.com

Nema dokaza da je misteriozna molekula biosignatura. Umjesto toga, ona vjerovatno predstavlja vrstu prebiotičke hemije koja se odvija u Titanovom okruženju bez kisika već više od 4 milijarde godina.

Jedna od mogućih opcija jeste da pripada porodici ugljikovodika poznatih kao aleni, za koje se u studiji navodi da su praktično jedina poznata organska jedinjenja koja pokazuju snažne apsorpcijske pojaseve unutar istog infracrvenog raspona od 5 mikrona kao i misteriozni signal.

Ali porodica alena sadrži mnoge složene varijacije za koje potpuni spektri još ne postoje, rekao je Bézard. Alternativno, signal bi mogao pripadati poznatoj molekuli čiji se spektralni otisak promijenio, vjerovatno zato što je pomiješan s drugim planetarnim ledom koji još nije u potpunosti katalogiziran.

,,Imamo spektre samo za najjednostavnije od njih, ali moguće je da se unutar ove porodice mogu pronaći jedno ili nekoliko jedinjenja koja su prisutna zajedno i stvaraju takvu karakteristiku apsorpcije”, kazao je Bézard.

Bez obzira na to koje se jedinjenje na kraju pokaže odgovornim, on i njegov tim vjeruju da nastaje u atmosferi kroz fotokemijske reakcije prije nego što se konačno spusti na površinu.

AZOT I METAN

Uprkos velikim razlikama, Titan i Pluton imaju atmosfere kojima dominiraju azot i metan. Naučnici znaju iz posmatranja svemirskih letjelica i laboratorijskih simulacija da u gornjim slojevima atmosfera ovih svjetova ultraljubičasta Sunčeva svjetlost razbija ove molekule, pokrećući lanac veoma reaktivnih hemijskih fragmenata. Ti fragmenti se zatim ponovo spajaju u složena organska jedinjenja, od kojih se neka kondenzuju i ponovo padaju kao snijeg na površinu ispod, gdje ih je JWST i detektovao.

Nekoliko različitih dokaza podržava ovaj proces od atmosfere do površine. Prvo, tim je analizirao kako se signal ponaša duž Titanovog diska. Dok je JWST skenirao Titan od centra njegovog kružnog lica prema njegovom vanjskom rubu, odnosno ivici, misteriozni signal je postepeno slabio, navodi se u studiji.

,,To je ono što očekujete ako dolazi s površine”, istakao je Bézard.

SPECIFIČNA KARAKTERISTIKA

Zbog trodimenzionalne geometrije posmatranja sfere, signal koji dolazi s ravne površine biće najjači u centru i slabiji blizu ivice, gdje ugao gledanja kroz atmosferu postaje duži i više zaklonjen.

Ovu specifičnu karakteristiku slabljenja nije pokazao ugljen-monoksid iz atmosfere koji je tim provjeravao, a koji je ostao gotovo nepromijenjen od centra do ivice, rekao je Bézard, što je pomoglo timu da zaključi kako se ova misteriozna molekula vjerovatno nalazi na tlu.

TEORIJA O POVRŠINI

Pluton je ponudio nezavisan dokaz koji podržava ovu teoriju o površini. Njegova atmosfera gotovo bez pritiska fizički je previše tanka i rijetka da bi proizvela apsorpcijsku karakteristiku takve dubine, ostavljajući čvrstu površinu patuljaste planete kao jedini vjerovatni izvor snažnog signala.

Kako bi dodatno testirali svoju hipotezu o atmosferskom porijeklu, tim je proučavao JWST posmatranja Jupiterovog mjeseca Ganimeda. Pošto Ganimed nema atmosferu bogatu azotom i metanom, on ne može pokretati isti fotokemijski proces kao Titan i Pluton. Kao što se očekivalo, istraživači nisu pronašli nikakav trag misteriozne karakteristike, što dodatno podržava teoriju da je jedinjenje jedinstveno povezano s hemijom atmosfera bogatih azotom i metanom.

Pojašnjenje bi moglo stići u narednim mjesecima. Istraživači trenutno analiziraju novija JWST-ova posmatranja koja pružaju potpuniji pogled na Titan dok se on okreće. Podaci će omogućiti timu da napravi mapu misterioznog infracrvenog potpisa širom površine mjeseca i utvrdi da li je povezan s određenim geološkim karakteristikama, poput ogromnih Titanovih dina bogatih organskim materijalom, koje se neprestano obnavljaju sporim taloženjem složenih čestica nastalih u atmosferi.

ČEKA SE NASA

Dodatni tragovi možda će morati sačekati NASA-inu misiju Dragonfly, letjelicu veličine automobila koja bi trebala biti lansirana 2028. godine i stići na Titan sredinom 2030-ih.

Iako Dragonfly neće nositi infracrveni spektrometar kojim bi ponovio mjerenja svjetlosti JWST-a, njegov ugrađeni maseni spektrometar omogućit će mu da ,,okusom” ispita organske molekule u različitim geološki zanimljivim područjima do kojih će letjelica stići. Otkrivanjem toga koja su jedinjenja stvarno prisutna na Titanovoj površini, misija bi mogla dati naučnicima uži spisak kandidata koje bi mogli ponoviti u laboratorijima na Zemlji kako bi provjerili odgovaraju li osobinama misteriozne molekule.